СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТРУДНООКИСЛЯЕМЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 2005 года по МПК C02F9/12 C02F9/12 C02F1/72 C02F1/32 

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/см² (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· S_rad·_t1/2>1

где W₀ - электрическая энергия разряда, Дж;

S_rad - площадь поверхности источника излучения, м²;

t_1/2 - 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/см².

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/м³.

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/м³.

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/м³.

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/пИсходная концентрация, С₀, ммоль/лрН раствораДоза пероксида водорода, ммоль/лДоза облучения, Дж/см²Конечная концентрация, С_к*10^-3 ммоль/лЭффект фотохимической деструкции, в %Удельные энергозатраты, кВт· ч/м³Пестицид 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота10,047,02,60,30,13599,660.120,259,016,20,90,13699,940,330,157,69,70,60,13099,680,240,047,02,40,32,13594,750,150,259,036,30,90,13699,660,360,047,62,60,60,11699,710,270,049,02,60,90,01699,960,380,046,02,60,92,8692,850,390,0410,02,60,90,015699,960,3Антибиотик - цефазолина натриевая соль100,047,05,50,30,002199,990,1110,259,034,30,90,00299,990,3120,157,620,60,60,001899,990,2130,049,05,50,90,001599,990,3140,257,034,30,90,001999,990,3150,309,034,31,10,08599,970,4160,309,041,20,90,51599,820,3

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.

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/см². Способ обеспечивает глубокую очистку сточных вод и удешевление процесса. 2 табл.

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/см².