Способ очистки сточных вод от фенола Российский патент 2025 года по МПК C02F1/72 C02F1/463 C02F1/58 

Область применения

Изобретение относится к процессам обработки промышленных и бытовых сточных вод электрохимическим способом и может быть использовано при очистке фенолсодержащих сбросных вод, промышленных стоков, а также попутных вод нефтепромыслов.

Уровень техники

Известен способ очистки сточных вод от фенолов (патент РФ №2476384, кл. МПК C02F 1/72, дата публ. 27.02.2013), при котором проводят каталитическое окисление фенолов марганецсодержащим окислителем в термостатированном реакторе с автоматическим перемешиванием. В качестве марганецсодержащего окислителя используют железомарганцевые конкреции, содержащие оксид железа (III) в мольном отношении 1:2 к активному оксиду марганца(IV). Процесс окисления проводят при соотношении объема жидкой фазы к массе твердой фазы 50-55 л на 1 кг железомарганцевых конкреций при температурах 303-343 К и рН=5-6.

Известен способ очистки сточных вод от фенолов и нефтепродуктов (патент РФ №2543185, кл. МПК C02F 9/06, дата публ. 27.02.2015), при котором осуществляют: введение в исходную очищаемую воду коагулянта, флотация, создание водогазовой смеси, обработка высоковольтными импульсными разрядами, доокисление фенолов и нефтепродуктов. Последней операцией является доочистка на песчано-угольных фильтрах.

Известен способ очистки сточных вод от фенолов (патент РФ №2028978, кл. МПК C02F 1/58, дата публ. 20.12.1995), при котором для обесфеноливания в качестве связующего агента используют мочевину, в качестве дифункционального кислотного катализатора - фосфорную кислоту или фосфорную совместно с серной, предпочтительно в массовом соотношении 1:10-100, при этом кислоты вводят попеременно через 5 -10 мин с загрузкой в каждом случае 1/2 части необходимого количества кислоты.

Известен способ сорбционной очистки сточных вод от фенолов (патент РФ №2424193, кл. МПК C02F 1/28, дата публ. 20.07.2011), при котором для очистки сточных вод от фенола в качестве сорбента используют магнийсодержащий материал, состоящий из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%) и измельченный до зерен размером от 5 до 10 мм. Материал обладает высокой сорбционной емкостью по фенолу, составляющей 32,6 мг/г.

Известен способ очистки сточных вод от растворенных фенолов (патент РФ №2266256, кл. МПК C02F 1/52, дата публ. 20.12.2005), для осуществления которого модельный раствор фенола в воде помещают в рабочую камеру, герметично закрывают крышкой и обрабатывают раствор фенола электрическими импульсными разрядами. Периодически контролируют концентрацию фенола в воде, которая снижается за счет окисления фенола частицами, образующимися при ионизации воды под действием электронных процессов, протекающих при формировании разряда в межэлектродном промежутке, и плазмы канала разряда. После снижения концентрации фенола в воде до заданного уровня к обработанной воде, содержащей смесь продуктов окисления фенола, дробно добавляют реагент-коагулятор KCl, повышая его концентрацию от 0 до 2 н. При достижении реагентом-коагулятором концентраций осаждения, в осадки выпадают монофракции продуктов окисления фенола. Осадки собирают раздельно на фильтрах, затем осадки растворяют в 0,1 н. NaOH и оценивают биологическую активность или токсичность продуктов окисления фенола.

Известен способ локальной экстракционной очистки отработанных растворов от фенолов (патент РФ №2306261, кл. МПК C02F 1/26, дата публ. 20.09.2007), с содержанием фенолов выше 60 мг/дм³. В предложенном способе полученные жидкие фазы экстракта фенола и рафината сточной воды отделяют друг от друга каким-либо механическим способом, после чего производят извлечение фенола разделением жидких фаз по составу. Активирование собранных стоков в начале цикла очистки ведут раствором универсального промывочного технического средства, представляющего собой водный раствор-комплекс неионогенных, ионогенных ПАВ с добавками, содержащий в качестве основных компонентов кремнийорганические композиции неионогенных ПАВ, гидроксида натрия и ионогенных ПАВ - алкилбензолсульфонаты и соли высших жирных кислот. Затем проводят одновременное активирование первичного экстракта и извлечение фенола из экстракта.

Известен способ очистки сточных вод от фенолов (патент РФ №2028978, кл. МПК C02F 1/58, дата публ. 20.02.1995), для обесфеноливания в качестве связующего агента используют мочевину, в качестве дифункционального кислотного катализатора - фосфорную кислоту или фосфорную совместно с серной, предпочтительно в массовом соотношении 1:10-100, при этом кислоты вводят попеременно через 5 -10 мин с загрузкой в каждом случае 1/2 части необходимого количества кислоты.

Известен способ электрокоагуляционной очистки фенолсодержащих вод (патент РФ №2198848, кл. МПК C02F 1/463, дата публ. 20.02.2003), при котором электрокоагуляцию ведут в бездиафрагменном электролизере под давлением кислорода 0,5-0,8 МПа при плотности тока 5 мА/см². В качестве электродного материала использовали Ст-3. Окисление фенола происходит за счет адсорбции на гидроксиде железа и растворенным кислородом.

Наиболее близким по достигаемому техническому результату является устройство и способ очистки сточных вод от фенола (патент РФ №2712565, кл. МПК C02F 1/48, дата публ. 29.01.2020). Устройство включает вертикально установленный реактор цилиндрической формы, снабженный двумя боковыми электродами, на которые подается импульсное напряжение от высоковольтного генератора, систему отвода газов и очищенных сточных вод. Оба электрода в реакторе установлены горизонтально, реактор дополнительно содержит сопло Лаваля, а само устройство - систему для непрерывной подачи сточных вод и пероксида водорода, которые предварительно гомогенизируются в статическом смесителе. Способ очистки сточных вод от фенола заключается в воздействии на гомогенную смесь фенолсодержащих сточных вод и пероксида водорода высоковольтным импульсным разрядом. До подачи в реактор фенолсодержащие сточные воды предварительно гомогенизируются с расчетными количествами пероксида водорода в статическом смесителе. Скорость подачи пероксида водорода рассчитывается в соответствии с концентраций фенола в сточных водах в их массовом соотношении пероксид водорода: фенол, равном (1-5):6, пероксид водорода подается в смеситель-гомогенизатор, подается через регулирующий клапан, а гомогенизированный раствор пропускается между электродами, далее через сопло Лаваля, что обеспечивает полное разложение фенола. Недостатками прототипа является то, что применение перекиси водорода как неизбирательного окислителя, предполагает окисление всех органических и неорганических соединений в объеме воды, что увеличивает расход реагентов. Кроме того, проведение очистки в статическом режиме увеличивает удельное время обработки, размер и стоимость очистного сооружения. Применение сопла Лаваля в конце технологического процесса снижает общую эффективность за счет окисления органических и неорганических компонентов и отвода излишних газов лишь в конце процесса.

Раскрытие сущности изобретения

Техническим результатом способа очистки сточных вод от фенола является значительное, более чем на порядок, снижение содержания фенола в сточных водах промышленных производств.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что способ очистки сточных вод от фенола осуществляют следующим образом: доводят исходное рН очищаемой воды с концентрацией фенола не менее 0,025 мг/л, до значений в диапазоне 3.5 - 9.5 путем добавления в нее персульфата аммония (NH₄)₂S₂O₈ в пределах 0,02 -1,7 г/1 литр, либо стехиометрически равное значение другого соединения персульфата или окислителя, например, перекиси водорода, при этом, далее, с целью активации ионов персульфата или перекиси водорода, осуществляют электрокоагуляционную обработку обрабатываемой воды с использованием железных электродов при силе тока 2 А в течение 3-20 минут, при этом, в процессе электрокоагуляционной обработки осуществляют контроль кислотности рН очищаемого состава с целью поддержания требуемого значения pH в интервале 3.5 - 9.5 путем добавления раствора гидроксида натрия NaOH с концентрацией 100 г/л, при этом, после электрокоагуляционной обработки обрабатываемую воду фильтруют от загрязнений и производят анализ очищенной от фенола воды.

Способ очистки сточных вод от фенола осуществляют следующим образом:

Фенол относится к токсичным ядовитым веществам с сильным раздражающим и прижигающим действием 4 класса опасности. Предельно допустимая концентрация в водных объектах хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного водопользования составляет не более 0,001 мг/л.

С целью окисления фенола, находящегося в сточных водах промышленных производств, для подготовки состава к проведению электрокоагуляционной обработки, в очищаемую воду с начальной концентрацией фенола не менее 0,025 мг/л, добавляют персульфат аммония (NH₄)₂S₂O₈ в пределах 0,02 -1,7 г/1 литр очищаемой воды, либо стехиометрически равное значение другого соединения персульфата или окислителя, например, перекиси водорода, доводя кислотность обрабатываемой воды до значений в диапазоне 3.5-9.5.

После получения необходимой кислотности обрабатываемой воды, с целью активации ионов персульфата или перекиси водорода, осуществляют электрокоагуляционную обработку обрабатываемой воды с использованием железных электродов при силе тока 2 А в течение 3-20 минут.

В процессе электрокоагуляционной обработки осуществляют контроль кислотности рН очищаемого состава с целью поддержания требуемого значения pH в интервале 3.5-9.5 путем добавления раствора гидроксида натрия NaOH с концентрацией 100 г/л.

После электрокоагуляционной обработки обрабатываемую воду фильтруют от частиц окисленных соединений, и производят анализ очищенной от фенола воды.

Примеры использования предложенного способа для очистки сточных вод от фенола:

Пример 1: изначальная массовая концентрация фенолов в исходной воде составляла порядка 100 мг/л, изначальная кислотность рН составляла 3,5. При обработке воды перед электрокоагуляцией добавлением персульфат аммония (NH₄)₂S₂O₈ в размере 1,7 г/1 литр, а также после электрокоагуляционной обработки при силе тока 2 А в течение 20 минут, концентрация фенолов в обрабатываемой воде составила 0,002 мг/л. Таким образом, концентрация фенола снизилась более чем в тысячу раз.

Пример 2: Изначальная массовая концентрация фенолов в исходной воде составляла порядка 0,025 мг/л, исходная кислотность среды рН составляла 9,5. При обработке воды перед электрокоагуляцией добавлением персульфата аммония (NH₄)₂S₂O₈ в размере 0,02 г/литр, а также после электрокоагуляционной обработки при силе тока 2 А в течение 3 минут, концентрация фенолов в обрабатываемой воде составила 0,00182 мг/л. Таким образом, концентрация фенола в сточной воде снизилась более чем в 13 раз.

Приведенные примеры использования заявляемого способа подтверждают указанный технический результат, заключающийся в значительном понижении (от 13 раз и более) содержания фенолов в сточной воде промышленных производств.

Изобретение относится к процессам обработки промышленных и бытовых сточных вод электрохимическим способом и может быть использовано при очистке фенолсодержащих сбросных вод, промышленных стоков, а также попутных вод нефтепромыслов. В способе очистки сточных вод от фенола доводят исходное рН очищаемой воды до значений 3,5-9,5 путем добавления в нее персульфата аммония (NH₄)₂S₂O₈ в пределах 0,02-1,7 г/л либо перекиси водорода. Осуществляют электрокоагуляционную обработку обрабатываемой воды с использованием железных электродов при силе тока 2 А в течение 3-20 минут. В процессе электрокоагуляционной обработки поддерживают pH в интервале 3,5-9,5 путем добавления раствора гидроксида натрия NaOH с концентрацией 100 г/л. После электрокоагуляционной обработки обрабатываемую воду фильтруют от частиц окисленных соединений и производят анализ очищенной от фенола воды. Таким образом обеспечивается снижение содержания фенола в сточных водах промышленных производств. 2 пр.

Способ очистки сточных вод от фенола, заключающийся в том, что осуществляют электрокоагуляционную обработку обрабатываемой воды с использованием железных электродов, при этом в процессе электрокоагуляционной обработки осуществляют контроль кислотности рН очищаемой воды, а после электрокоагуляционной обработки обрабатываемую воду фильтруют от частиц окисленных соединений и производят анализ очищенной от фенола воды, отличающийся тем, что перед электрокоагуляционной обработкой проводят окисление фенола до значений рН 3,5-9,5 очищаемой воды путем добавления в очищаемую воду персульфата аммония (NH₄)₂S₂O₈ в пределах 0,02-1,7 г/л очищаемой воды, либо перекиси водорода, при этом электрокоагуляционную обработку производят при силе тока 2 А в течение 3-20 минут, при этом поддержание значения pH в интервале 3,5-9,5 осуществляют путем добавления раствора гидроксида натрия NaOH с концентрацией 100 г/л.