Изобретение касается способа снижения содержания органических химических веществ в сточной воде путем химического окисления, преимущественно при наличии хлора, и в данном случае путем дополнительной термощелочной обработки (очистке) сточной воды.
Уже известно, как подвергать окислительной термохимической очистке сточную воду с нежелательным содержанием растворенных или диспергированных органических веществ, причем органические субстанции, окисляясь, становятся двуокисью углерода и водой. Подобный способ, например, описан в немецкой заявке N DE-OC 2640603.
Способ мокрой окислительной обработки характеризуется сжиганием в жидкой фазе. Чтобы добиться удовлетворительного распада органических соединений и достаточной скорости реакции обмена, необходима высокая концентрация кислорода, высокие температуры и давление.
Этот метод очистки из-за своего высокого энергопотребления требует весьма внушительных затрат на оборудование. Используемые температуры и давление можно, правда, понизить путем применения катализатора тяжелых металлов, однако это приведет к последующей нагрузке сточной воды каталитически активными веществами, что в данной ситуации делает необходимым еще один цикл очистки.
Нагрузка сточной воды органическими веществами характеризуется целым рядом физико-химических параметров. Сюда относится "химическая потребность в кислороде" - в качестве величины его потребления при химической мокрой оксидации растворенных в воде или диспергированных органических соединений в конкретных условиях. С помощью этого параметра можно тем самым рассчитать процент химически окисляемых веществ в сточной воде.
Из японской патентной заявки N 49/021951 (реферат в издании "Кемикал Абстрактс" CA 81(10) 54117 джи) известно, как с помощью ультрафиолетовых лучей, а также активированного хлора или гипохлорита обрабатывать воду, содержащую органические субстанции, с целью понижения величины ХПК с последующей доочисткой активированным углем. Применение УФ-лучей для очистки сточных вод связано, однако, с техническими средствами и издержками.
Из заявки N DE-OC 3620980 известен способ снижения содержания вредных веществ в зависимости от величины ХПК и АОГ в сточной воде в отбельных операциях в производстве целлюлозы. "АОГ" - это другая суммарная величина для характеристики органических нагрузок в сточной воде. Она относится к "адсорбирующим органическим галогенным соединениям" - "АОГ" и определяется как их часть, доля (X=Cl, Br, I), причем общее адсорбированное количество рассчитывается как X=Cl.
Способ согласно заявке DE-OC 3620980 осуществляется преимущественно в три этапа, причем на первом этапе сильно кислый раствор доводят до выпадения в осадок соединений хлора и тем самым приводят к понижению ХПК и АОГ с ионами кальция.
На втором этапе идет последующее снижение АОГ путем термического щелочного гидролиза, который приводит к частичному дехлорированию неосажденных адсорбируемых органических соединений хлора.
Вредные вещества, все еще содержащиеся после этого технологического цикла в сточной воде, производящие ХПК и АОГ, на третьем этапе подвергают расщеплению посредством микробов.
И этот способ снижения содержания органических вредных веществ в сточной воде связан с большими затратами и с хозяйственной точки зрения неудовлетворителен.
Задача данного изобретения - создать способ, посредством которого малыми техническими и финансовыми средствами разложить органические соединения, производимые, в частности, в процессах крупного промышленного производства или в процессе синтеза и часто вызывающие значительную нагрузку ХПК на сточные воды, а в случае с галогенсодержащими органическими соединениями - нагрузку АОГ.
Поэтому способ должен позволить производить успешную очистку сточных вод, которые в качестве органических веществ могут содержать негалогенированные, а в данном случае и галогенированные органические соединения, так что открывается возможность наряду с преимущественным снижением химической потребности в кислороде - ХПК - достичь уменьшения содержания АОГ в сточной воде, подлежащей очистке.
Независимо от соответствующего своего содержания ХПК, и в данном случае АОГ, нужно, в частности, суметь первично обработать сточную воду, а способ очистки должен привести к четкому, эффективному снижению показателей ХПК, и в данном случае АОГ.
Для решения этой задачи согласно изобретению в способе снижения содержания органических веществ в сточной воде с химической потребностью в кислороде путем химического окисления при наличии хлора. Сточную воду подают по меньшей мере в один реактор и очищают при температуре более 15oC хлоросодержащим и/или хлорвыделяющим веществом, причем подачу хлора ведут в количестве более 1 г на 1 г ХПК с расчетом на содержание хлора в хлорсодержащем и/или хлорвыделяющим веществе, при молярном соотношении OH- к Cl более 1,5 и величине pH сточной воды ≥ 6, в течение более чем 0,4 ч, причем органические соединения по меньшей мере частично окисляются, затем сточную воду очищают в последующем цикле и/или выводят, и/или сбрасывают из реактора.
Посредством этого способа экономически и технологически простым путем понижается ХПК сточной воды более чем на 90%. Если сточные воды содержат дополнительно органические вещества, производящие АОГ, то содержание АОГ сточной воды тоже сократится путем применения способа согласно изобретению. Установлено, что посредством этого способа может быть эффективно снижено содержание ХПК, а в данном случае АОГ, поскольку в сточной воде присутствует галогеноорганические соединения, и в коммунальной канализационной и, в частности, в отработанной воде промышленного производства.
Посредством способа согласно изобретению можно обрабатывать, в частности, и такие сточные воды, которые уже были подвергнуты очистке предварительной, например, путем других окислительных, а также прочих физико-химических, химических, физических и/или биологических процессов. Обрабатываются согласно изобретению преимущественно сточные воды, прошедшие предварительную очистку путем термощелочного, адсорбционного и/или микробиологического процесса (способа). Сточная вода, однако, может быть предварительно очищена путем осаждения.
Внесение хлора (в форме хлорсодержащего и/или хлорвыделяющего химического вещества) согласно изобретенному способу в щелочной водный раствор, например в установку для производства аллилхлорида /эпихлоридрина/ глицерина, вызывает диспропорцию хлора с образованием хлорита и гипохлорита согласно уравнению.
Cl2 + OH- --> Cl- + HOCl (уравнение 1)
Окислительный эффект гипохлорита используется, чтобы окислять содержимые органические вещества (в случае с вышеназванным отработанным щелоком из установки для аллилхлорида/эпихлоридрина/ глицерина это преимущественно глицерин, глицериновая кислота, молочная кислота, глицидол) щелочно-активной сточной воды с образованием CO2 и воды.
Образующийся CO2, а также возможные газообразные промежуточные продукты окисления можно отводить по технологии без использования давления.
В соответствии с изобретением установлено, что для распада ХПК, а в данном случае и АОГ, по данному способу должны быть обязательно соблюдены определенные параметры со строго обозначенными предельными величинами. В зависимости от органической нагрузки веществами, содержащимися в сточной воде, производящих ХПК, необходимо точное дозирование хлора, чтобы гарантировать минимально возможные концентрации гипохлорита и хлората в сточной воде (последний при избыточном содержании хлора). По той же причине устанавливается или поддерживается определенная пропорция хлора и щелочности. При этом особо предпочтительным будет молярное соотношение OH-/Cl в пределах 1,6 - 2,5, преимущественно 2 - 2,2, причем ион гидроокиси может быть как свободный, гидратированный, т.е. в несвязанной форме или же химически связанный в отработанной воде. В последнем случае должно быть обеспечено постоянное растворение связанных ионов гидроокиси в соответствии с соблюдаемой пропорцией хлора и щелочности. В качестве соединений, выделяющих или образующих ионы гидроокиси в сточной воде, могут содержаться преимущественно твердые, растворенные и/или суспендированные щелочные и/или щелочноземельные гидроокиси, и/или окиси.
Используется, в частности, водный раствор или суспензия, содержащие гидроокись кальция, преимущественно известковое молоко. Вышеперечисленные щелочно-активные вещества используют преимущественно также для установления или сохранения показателей pH согласно изобретению измеренных при комнатной температуре.
Было обнаружено далее, что необходим контроль pH за проводимым согласно изобретению окислением органических соединений посредством хлора. Подача хлора в щелочной водный раствор ведет к понижению коэффициента pH, причем его понижение зависит от внесенного количества хлора. При более низких коэффициентах pH, в частности в сильно кислом диапазоне, происходит нежелательное повышение АОГ воды. В соответствии с изобретением установлено, что вышеназванные недостатки можно избежать, если pH сточной воды удерживается в пределах ≥ 6. В частности, благоприятным оказалось сохранять или регулировать pH в пределах ≥ 10 в момент внесения хлора в сточную воду. Тогда в конце соблюдаемого времени реакции в отработанной воде устанавливается pH в пределах 9.
Далее согласно изобретению установлено, что увеличение скорости окисления достигается с повышением температуры, что ведет к сокращению времени цикла, соответственно реакции, после внесения хлора. Целесообразным, в частности, является то, что сточную воду очищают при температуре 40 - 100oC, преимущественно 80 - 95oC с химическим хлоросодержащим и/или хлоровыделяющим веществом.
Подача хлора производится преимущественно при установлении или соблюдении нормального давления в очистном реакторе. Это выгодно технологически и экономически. Реакция, однако, может происходить и при избыточном давлении, причем найдено значительное выгодное уменьшение адсорбируемых органических галогенных соединений (АОГ).
Если способ согласно изобретению реализуется без давления, то образованный тем временем CO2 можно просто отвести из очистного реактора. То же самое относится и к газообразным промежуточным продуктам окислительной очистки содержимых органических веществ сточной воды. При варианте исполнения с применением давления для очистки стоков из установки для производства аллилхлорида (эпихлоридрина) глицерина установлено, что газообразные промежуточные продукты окислительного распада органических веществ сточной воды, образованные при хлорной обработке, удерживаются в реакторе, а окисление продолжается с гипохлоритом до образования CO2 при соблюдении согласно изобретению времени реакции.
Согласно изобретению предпочтительным является то, что подачу хлора ведут в количестве 2 - 8 г на 1 г ХПК, преимущественно 4 - 6 г Cl/1 г ХПК. С расчетом на содержание хлора в хлорсодержащем и/или хлорвыделяющем веществе.
Чтобы избежать образования нежелательных побочных продуктов при окислении, согласно изобретению должно быть в наличии или произведено максимально простым и действенным способом вышеуказанное и точно определенное количество активированного хлора в сточной воде. Это можно сделать путем добавления свободного эффективного хлора в форме элементарного растворенного хлора, подхлорной кислоты и/или гипохлорида.
Но окислитель может использоваться также в качестве "связанного эффективного хлора" в форме окислительно действующих хлорозамещенных соединений или других хлоровыделяющих веществ, как, например, хлорамин-Т. Далее может применяться содержащая хлорид вода, из которой хлор высвобождается электрохимическим способом. В качестве хлоросодержащего химического вещества в способе согласно изобретению используется преимущественно хлоросодержащий газ, в частности хлорный газ.
Чтобы улучшить кинетические условия хлорирования сточной воды и избежать образования значительных локальных колебаний концентрации хлора и связанных с этим сильных локальных понижений pH, подача хлора должна происходить по возможности малыми порциями, а в качестве хлоросодержащего используют разжиженный хлорный газ, предпочтительно газообразный хлор, смешанный с инертным газом, например азотом.
Подачу хлоросодержащего газа выгодно производить с применением избыточного давления в пределах 0,1 - 5 бар, преимущественно 0,2 - 3 бара.
Способ согласно изобретению в дальнейшем может быть улучшен тем, что во время и/или после очистки сточной воды хлоросодержащим и/или хлоровыделяющим веществом, величину pH сточной воды, измеренную при комнатной температуре, устанавливают или поддерживают в пределах 10 - 14, преимущественно 11 - 13, а очистку ведут при температуре 65 - 200oC, преимущественно 80 - 135oC в течение 0,5 - 8 ч, преимущественно 3 - 5 ч. Таким образом еще раз удается повысить эффект распада ХПК и, в частности АОГ.
Путем регулирования или соблюдения определенных соотношений давления в реакторе еще раз найдено улучшение норм распада. Во время очистки в реакторе устанавливают или поддерживают давление в пределах 1 - 11 бар, преимущественно 1,1 - 4 бара. Очистка при избыточном давлении зарекомендовала себя особенно удачной. Если выдерживаются, например, pH в пределах ≥ 10, температура, примерно, 130oC и давление, примерно, 2,5 бара во время реакции в течение 60 - 90 мин, то можно констатировать распад ХПК более чем на 92%, а снижение АОГ более 80%.
Способ согласно изобретению может осуществляться в непрерывном цикле или с перерывами. В качестве очистных емкостей или реакторов могут применяться реакционные колонны или трубные реакторы. Добавка хлоросодержащего и/или хлоровыделяющего вещества к воде может производиться, например, в трубе тока, причем длина трубы и/или скорость тока сточной воды рассчитаны так, что согласно изобретению выдерживается время реакции или нахождения воды в очистном устройстве. Для реализации способа можно использовать последовательно или параллельно подключенные реакторы. Далее реактор или несколько реакторов могут иметь встроенные установки для перемешивания очищаемой воды.
Во избежании закупоривания (засорения) очистного устройства оседающими твердыми веществами, которые в данном случае имеются в сточной воде или же образуются при окислительной очистке, может быть выгодно по меньшей мере частично освободить воду от суспендированных твердых веществ, преимущественно путем химической реакции и/или механического способа разделения, например фильтрации и/или седиментации.
В целях дальнейшего понижения содержания ХПК, и в данном случае АОГ, сточной воды может затем производиться последующая очистка воды, обработанной окислительным или термощелочным способом. Выгодной при этом зарекомендовала себя согласно изобретению комбинация окислительного, термощелочного способа с последующей озоновой обработкой. Высокая окислительная сила озона для очистки сточной воды используется давно, чтобы окислительно расщепить содержащиеся в ней органические вещества, причем необходимо соблюдать время реакции и озоновую концентрацию.
Предусмотренную согласно изобретению очистку озоном проводят преимущественно следующим образом: сточная вода, очищенная окислительным и термощелочным способом, смешивается с озоносодержащим газом, причем в воде устанавливают pH в пределах ≥ 10 измеренной при комнатной температуре, преимущественно ≥ 11, а подачу озона производят в пределах 1-4 г /г.ХПК, преимущественно 2 - 2,5 г озона на 1 г ХПК. Необходимая в данном случае регулировка pH может производиться посредством обычных щелочно-активных веществ. В частности использоваться могут щелочно-активные вещества, уже определенные согласно изобретению для окислительного и термощелочного способа очистки.
Озонирование сточной воды осуществляется, в частности, при комнатной температуре, причем в данном случае должно последовать охлаждение воды, разогретой предыдущей очисткой. Однако озоновая очистка может производиться и при повышенной температуре. Озонирование при соответствующем оснащении можно осуществлять в уже используемом очистном реакторе. Однако уже очищенная вода подается преимущественно в другой реактор и/или особое устройство для озоновой обработки. Используются для этого обычные, имеющиеся в продаже устройства, содержащие по меньшей мере один озоновый генератор, один очистной реактор из инертного материала вместе со встроенными устройствами для перемешивания и один инжектор для подачи озона в воду. Образованный во время озонирования CO2 выводится из очистного реактора в данном случае с применением особых устройств. Озоновая очистка может производиться в один или два этапа. Для повышения мощности распада во время озонирования можно использовать ультрафиолетовое облучение. Применение озона в комбинации с окислительным и термощелочным способом согласно изобретению приводит к последующему выгодному сокращению компонентов, образующих ХПК и АОГ в очищаемой воде.
Вместо озоновой очистки дальнейшую очистку воды ведут путем окислительной и/или адсорбционной обработки, причем она осуществляется преимущественно с применением перекиси водорода и/или активированного угля. Вместе с очисткой активированным углем ведут его регенерацию преимущественно путем термической обработки с применением водного раствора щелочей.
Далее способ согласно изобретению может комбинироваться с предварительной очисткой воды, чтобы удалить из нее, например, другие вредные органические вещества или уже на стадии предварительной очистки произвести распад ХПК, АОГ, ТОК и/или БСБ (для двух последних терминов расшифровки по тексту нет - прим. переводчика), чтобы можно было осуществить последующую очистку по заявленному способу в менее жестком режиме и/или с меньшим использованием химикалиев.
Предварительная очистка происходит преимущественно путем термощелочной, адсорбционной и/или микробиологической обработки. Термощелочная очистка осуществляется при установлении определенных конкретных величин pH, температур, давления и времени нахождения. В качестве адсорбционного способа предлагается, например, очистка активированным углем. Предварительная микробиологическая очистка может производиться с применением анаэробных или аэробных бактерий.
Способ очистки сточных вод согласно изобретению может использоваться для распада компонентов, производящих ХПК (а при наличии и АОГ) во всякой воде. Специальная техническая область, где данный найденный способ может применяться преимущественным образом, - это очистка сточных вод после производства галогенгидрина, полиола и/или хлористого винила. По способу согласно изобретению особенно предпочтительно очищать сточную воду в производстве глицерина и/или полиглицерина, хлоргидрина, преимущественно синтеза эпихлоргидрина, причем эпихлоргидрин сохраняется путем реакции обмена в растворе, содержащем дихлорпропанол по меньшей мере с одним щелочным соединением, преимущественно водной суспензией, содержащей гидроокись кальция, с избытком гидроокиси кальция в расчете на применяемый дихлорпропанол.
Способ согласно изобретению весьма пригоден для очистки смешанных сточных вод в производстве галогенгидрина, полиола и/или хлористого винила, т.е. для очистки вод, которые образуются путем смешивания вышеназванных при производстве галогенгидрина, полиола и/или хлористого винила.
Далее установлено, что компоненты, образующие в ходе ХПК, как, в частности, насыщенные и/или ненасыщенные алифатические и/или алициклические углеводороды, простые эфиры, спирты и преимущественно полиолы, кетоны, альдегиды и/или карбоновые кислоты, очень хорошо разрушаются благодаря способу изобретения. То же самое относится и к компонентам, дополнительно образующим величины АОГ, как, в частности, насыщенные и/или ненасыщенные алифатические и/или алициклические хлористые углеводороды, простые эфиры, спирты, кетоны, альдегиды, гидрины и/или хлористые карбоновые кислоты.
Далее способ согласно изобретению используется преимущественно для очистки сточных вод, которые образуются с применением и/или в процессе реакции обмена галогенгидринов, в производстве эпоксидных смол из галогенгидринов и/или полиолей. Последующие примеры исполнения должны пояснить способ изобретения, не ограничивая его.
Пример 1. 1000 мл Сточной воды из установки для производства аллилхлорида (эпихлоридрина) глицерина подают в реакционную емкость и при 95oC в течение 25 мин в сточную воду подается 7 г хлора. Коэффициент pH падает при этом до 6,8. С окончанием подачи хлора раствор перемешивают еще 90 мин при 95oC и сбрасывают затем из реактора.
Были определены следующие итоговые параметры для поступающей (неочищенной) и сбрасываемой (очищенной) сточной воды (табл. 1).
Пример 2. 1000 мл Сточной воды из установки для производства аллилхлорида (эпихлоридрина) глицерина перемешивают со 100 мл сточной воды, содержащей хлористый винил, и подают в реакционную емкость. Раствор нагревают до 85oC и в течение 20 мин вводят 7 г хлора. При этом pH падает до 6,3 - 6,4. С окончанием подачи хлора раствор перемешивают еще 90 мин и сбрасывают из реактора.
Определены следующие итоговые параметры для поступающей (неочищенной) и сбрасываемой (очищенной) сточной воды (табл. 2).
Пример 3. Как и на примере исполнения 2 делают смесь из 1000 мл сточной воды из установки для производства аллилхлорида/эпихлоридрина/глицерина и 100 мл сточной воды, содержащей хлористый винил и подают в реактор. В эту смесь при 95oC в течение 25 мин подают 4,6 г хлора, pH падает до 10,3. Затем смесь переводят в автоклав и перемешивают в течение 1 ч при 130oC с давлением 2,6 бара. Затем сточную воду из реактора сбрасывают.
Определены следующие итоговые параметры для поступающей (неочищенной) и сбрасываемой (очищенной) сточной воды (табл. 3).
Пример 4. 1000 мл Сточной воды из установки для производства аллилхлорида/эпихлоридрина/глицерина подают в реакционную емкость и в течение 37 мин при температуре 97oC в воду вводят 5,1 г хлора. После подачи хлора раствор переводят в автоклав и выдерживают в течение 1 ч при температуре 130oC. Затем сточная вода сливается.
Определены следующие итоговые параметры для поступающей (неочищенной) и сбрасываемой (очищенной) сточной воды (табл. 4).
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, ОСОБЕННО ХЛОРООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИХ СТОКИ ИЗ ЭПИХЛОРОГИДРИНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1993 |
|
RU2112751C1 |
СПОСОБ АЭРОБНОГО БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ РАЗЛАГАЕМЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В СТОЧНЫХ ВОДАХ | 2014 |
|
RU2552558C1 |
ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ ГИДРИРОВАННЫЕ НИТРИЛЬНЫЕ КАУЧУКИ, СОДЕРЖАЩИЕ ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ КОНЦЕВЫЕ АЛКИЛТИОГРУППЫ | 2009 |
|
RU2464278C9 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2010 |
|
RU2542250C2 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД | 2003 |
|
RU2278829C2 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ПОТОКОВ НА ЦЕЛЛЮЛОЗНОМ ЗАВОДЕ | 2013 |
|
RU2634894C2 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ПОТОКОВ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ЗАВОДА | 2013 |
|
RU2635040C2 |
СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЦИАНСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ И ПУЛЬП | 2013 |
|
RU2550189C1 |
Способ очистки сточных вод на судах | 1979 |
|
SU1053450A1 |
Получение красного железоокисного пигмента | 2013 |
|
RU2649430C2 |
Способ предназначен для снижения органических химических веществ в сточных водах. Сточную воду подают по меньшей мере в один реактор, очищают при температуре более 15oC хлорсодержащим и/или хлорвыделяющим веществом, причем подачу хлора ведут в количестве более 1 г хлора на 1 г ХПК с расчетом на содержание хлора в хлорсодержащем и/или хлорвыделяющем веществе, при молярном соотношении OH- к Cl более 1,5 и величине pH ≥ 6 в течение более 0,4 ч. Затем сточную воду очищают в последующем цикле и/или выводят, и/или сбрасывают из реактора. Данное изобретение позволяет снизить затраты. 24 з.п. ф-лы. 4 табл.
DE, заявка, 3620980, C 02 F 9/00, 1988. |
Авторы
Даты
1998-08-20—Публикация
1993-10-25—Подача