Очистка сточных вод от фенола электрохимическим окислением

В ходе экспериментальных работ изучено влияние различных факторов на эффективность очистки реальных СВ по всем отмеченным выше направлениям. Исследования проводилось на лабораторных установках в широком диапазоне изменения основных параметров типовых процессов. Сравнительные данные по степени очистки в оптимальных режимах при концентрации фенолсодержащих соединений в исходных стоках 24-65 мг/

л представлены в табл. 2.

Учитывая, что сточные воды НХЗ содержат большой спектр загрязняющих веществ, кроме фенола, результаты постадийной обработки позволили предложить комплексную технологическую схему для очистки по всему спектру примесей. Ниже представлены результаты лабораторных исследований по основным стадиям комплексной очистки.

Обратноосмотическое обессоливание. Для очистки сточных вод непосредственно от фенола метод обратного осмоса широко не применяется, так как обратноосмотические мембраны имеют низкую селективность по фенолу (до 65%). Но в сточных водах цеха НХЗ фенол находится в основном в форме фенолята натрия, который относительно хорошо задерживается мембраной. Экспериментальные работы по мембранной очистке СВ проводились на лабораторной установке, схема которой представлена на рис.1.

Е - емкость исходной сточной воды

Н - насос

Р1, Р 2 - манометры

ММ - модуль мембранный

Рис.1: Принципиальная схема лабораторной установки

Описание работы установки

Исходная сточная вода из емкости Е насосом Н подавалась на модуль мембранный ММ, где под действием рабочего давления происходило разделение на фильтрат, который собирался в отдельную емкость и концентрат, который возвращался в исходную емкость для концентрирования. Давление регистрировалось манометрами Р1 и Р2.

Условия проведения эксперимента. Тип мембранного элемента – обратноосмотический АК 2540 ТF (или аналог Hydronautics ESPA 1-2540), материал мембраны – полиамид,

Площадь фильтрации 3 м2

Давление на входе Р1 10 атм.

Рабочая температура разделяемого раствора, не более 300С

Скорость потока над мембраной 0,2 м/с

Удельная производительность при температуре 250С 30 л/м2 в час;

Задерживающая способность по 0,15%-ному раствору хлорида натрия 99%.

Определялась величина задерживающей способности мембраны от величины рН исходной воды. Корректировка рН проводилась 20%-ным раствором едкого натрия. Работа проводилась на двух типах растворов: а). модельный раствор – приготовлен на дистиллированной воде с содержанием фенола 35 мг/л; б). сточная вода цеха НХЗ с содержанием фенола 24 мг/л.

На рис.2 представлены графики зависимости селективности (задерживающей способности) от величины рН раствора подаваемого на мембрану. Как видно из представленных данных, задерживающая способность используемой мембраны по фенолу зависит от величины рН и изменяется от 70% (при рН - 4,5) до 86 % (при рН -10,5). Увеличение задерживающей способности мембраны при повышении рН объясняется тем, что при добавлении раствора щелочи фенол переходит в фенолят натрия. На модельном растворе получена аналогичная зависимость селективности от значения рН. Более высокая селективность мембраны на образце сточных вод, по-видимому, объясняется присутствием в ней различных форм фенола, имеющих более высокую молекулярную массу (крезол, пирогаллол, нафтолы и т.п.). Следует отметить, что даже при максимальном значении рН полученная селективность мембраны (86%) не обеспечивает требуемое качество очистки стоков.

Рис. 2: Зависимость задерживающей способности (селективности) мембраны от величины рН исходных стоков

Электрохимические методы (электрокоагуляция, электрофлотодеструкция)

Электрокоагуляция. Экспериментальные работы по очистке сточных вод цеха НХЗ и заводских очистных сооружений от фенола методом электрокоагуляции проводились на лабораторной установке, включающей в себя электрокоагулятор ЭК (ЭФД), выпрямитель постоянного тока ВАК, емкости исходного и очищенного продуктов. Принципиальная схема лабораторной установки представлена на рис.3

Е1 - емкость для исходной сточной воды

ЭК - электрокоагулятор

ВАК - выпрямитель постоянного тока

Е2 - емкость для очищенной воды

Рис.3: Принципиальная схема лабораторной установки электрохимической обработки СВ

Электрокоагулятор – аппарат для электрохимической обработки СВ объемом - 0,5 л, внутри которого располагался электродный блок с пакетом растворимых алюминиевых электродов (катодов и анодов), соединенных медными проводами с выпрямителем постоянного тока марки ВЛА - 111. Расстояние между электродами - 10 мм.

В результате электрокоагуляции в аппарате ЭК осуществлялся ряд процессов:

изменение дисперсного состояния примесей за счет их коагуляции при введении потенциалобразующих ионов алюминия, образующихся при электрохимическом растворении электродов и способных притягивать к себе фенолят-ион;

сорбция примесей на поверхности электролитически получаемого оксида и гидроксида алюминия.

Исходная сточная вода из емкости Е1 с определенным расходом подавалась в электрокоагулятор ЭК. После электрохимической обработки раствор направлялся в приемную емкость Е2, куда добавлялась определенная доза флокулянта марки ПРАЕСТОЛ 2640 для улучшения процесса хлопьеобразования. В опытах менялась величина токовой нагрузки и, таким образом, изменялось количество электролитически получаемого алюминийсодержащего коагулянта и, соответственно, степень очистки от фенола.

Электрофлотодеструкция

Эксперименты по очистке сточных вод НХЗ проводились на лабораторной установке, принципиальная схема которой аналогична схеме на рис. 3. Совместный метод электрофлотации-деструкции обеспечивает изменение физико-химических и фазово-дисперсных характеристик загрязнений при наложении на дисперсную систему электрического поля с целью извлечения из воды загрязняющих примесей, в том числе углеводородов (нефтепродуктов), а также электрохимической деструкции и окисления органических соединений, в частности, фенолов.

При электрофлотодеструкции на электродах происходит интенсивное газообразование: на анодах образуется кислород и, частично, активный хлор (в растворе), на катодах – водород, под действием которых происходит деструкция и окисление органической составляющей загрязнений. Существенное влияние на эффективность электрофлотации оказывает газонаполнение обрабатываемой жидкости и величина отрывного диаметра пузырьков водорода. Эти факторы определяются поверхностью электрода. Поэтому при электрофлотации целесообразно применять катоды с развитой поверхностью в виде металлических сеток. Флотошлам удаляется с зеркала воды и сливается в емкость для сбора флотошлама.

Таблица 3: Результаты экспериментальных работ по очистке СВ методом электрокоагуляции

 Скачать реферат