CC BY
5
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
ДООЧИСТКА ФЕНОЛСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД
МЕТОДОМ СОРБЦИИ
Н. А. Берновская, кандидат технических наук Н. Д. Серебрянников,
инженер Л. Б. Черняк
В сланцеперерабатывающей 'промышленности в виде отхода производства получаются сточные фенолсодержащие воды с концентрацией фенолов 6—16 г/л. Для извлечения основного количества фенолов сточные воды по существующей схеме производства подвергаются дефеноляции методом экстракции. Остаточное содержание фенолов п«сле экстракции органическими растворителями составляет 0,4—0,8 г/л. В связи с тем что вода с указанным содержанием фенолов пе может быть непосредственно сброшена в «водоемы, она подвергается биологической доочистке на биофильтрах. Условия работы биофильтров требуют разбавления воды с целью снижения концентрации фенолов для »предотвращения гибели бактериальной флоры. Для переработки -воды на биофильтрах без разбавления необходимо проводить доочистку воды после экстракции.
Из данных отечественной и зарубежной литературы известно, что наряду с такими методами доочистки, как биологическая, озонирование, аэрация, видное место занимает сорбция фенолов различными твердыми сорбентами. В качестве сорбентов применялась активная пыль газогенераторов Винклера, кокс и зола, получаемые при переработке сланцев, активированный уголь, различные марки анионитов и катеонитов. При этом исследовалась как сорбция загрязняющих веществ непосредственно из сточной воды, так и сорбция отдельных компонентов (карболовая кислота, резорцин, пирокатехин, аммиак, уксусная кислота) из искусственно приготовленных смесей. В промышленных условиях нашли применение лишь немногие сорбенты, например пыль и зола газогенераторов Винклера, шлаки газификации бурого и каменного угля.
В лабораторных условиях нами были проведены опыты по доочистке фенолсо-держащих вод методом сорбции. В качестве сорбентов использовались твердые остатки термической переработки сланца, сульфокатионит КАВ-47— продукт сульфирования сланцевого смоляного кокса и твердый остаток среднетемпературной переработки торфа. Предварительные опыты показали нецелесообразность применения в качестве сорбентов сланцевой золы и кокса вследствие их низкой сорбирующей способности (извлечение фенолов 30%). Сульфокатионит КАВ-47 имеет высокую сорбирую-щугю способность (80°/о), однако регенерация этого дорогого сорбента затруднена.
Хорошие результаты были получены при использовании в качестве сорбента торфяного кокса, полученного при термической переработке торфа в камерных газосланцевых печах. Основное назначение торфяного кокса — использование его для агломерации железорудных концентратов. Адсорбция фенолов из воды проводилась в статических и динамических условиях. Сорбцию в статических условиях проводили методом взбалтывания воды с установленным количеством сорбента при 18—20°. После взбалтывания пробу фильтровали. В фильтрате определяли фенолы методом конденсации с формальдегидом в кислой среде.
Для проведения опытов кокс предварительно измельчали с получением фракций 0—0,4 и 0,4—0,8 мм. Так как каждая из указанных фракций в отдельности давала очень близкие результаты по степени извлечения фенолов, то в дальнейших опытах принималась фракция кокса 0—0,8 мм.
Характеристика воды и кокса, использованных в опытах, следующая:
Вода Кокс
• Летучие фенолы....... 0,1 г/л 4,27%
Нелетучие » ....... 0,45 г/л 15,2%
Аммиак........... 0,53 г/л Летучие вещества...... 5,01%
Общие летучие кислоты . . . 0,4 г/л Насыщаемость по бензолу . . ш 18%
Ацетон........... 0,075 г/л
рН-5,0........... #
Окисляемые вещества .... 1,3 г/л
Необходимо отметить, что на степени обесфеноливания особенно резко сказывается качество кокса, характеризуемое активностью по бензолу, содержанием летучих веществ, зольностью. Так, при использовал и и кокса с активностью 8%, содержанием летучих 8%, золы 10% степень извлечения составила 70°/о; при активности кокса 18%, содержании летучих 5%, золы 15% процент извлечения равен 98. Опытам« было установлено время взбалтывания, необходимое для определения состояния равновесия, равное часу.
При изучении влияния соотношения сорбента и воды на полноту извлечения фенолов получены следующие результаты (табл. 1).
Таблица 1
Соотношение сорбента и воды
V * » Показатель 1 :40 1 : 20 I : 10
Количество фенолов в воде (в мг/л) до опыта 550 550 550
Количество фенолов в воде (в мг/л) после
опыта................. 20 7 Нет
После извлечения............ч . • 96,4 98,7 100
#
Из табл. 1 видно, что полное извлечение фенолов достигается при соотноше ниы 1 : 10.
Для определения предельной насыщаемости кокса одна и та же проба обраба тывалась последовательно свежими порциями воды в соотношении 1 :20. В резуль тате были получены следующие данные (табл. 2).
ф в
Таблица 2
Результаты обработки воды, содержащей 550 мг/л фенолов
Показатель
Содержание фенолов в обрабатываемой воде
Содержание фенолов (в мг/л) после опыта 6 • 18 38 71 180 220 260 320 410 530
Количество фзнолов (в мг)у поглощаемое 1 г сорбента 10,9 10.6 • » • 10,2 9.6 7,4 6.6 5,8 4,6 2,8 0,4
Видно, что кокс может быть использован многократно. Насыщаемость после первой ступени составляет всего 1,1%, при полной насыщаемости, равной 7%.
Известно, что эффективнее адсорбция, проводимая в несколько ступеней с меньшим количеством, поэтому можно сделать вывод, что оптимальным соотношением сорбента и воды является 1 :20 с проведением адсорбции в две ступени по принципу противотока воды и кокса. —
Испытания сорбента в динамических условиях проводили в стеклянной колонке диаметром 40 мм и высотой 850 мм. Кокс и воду подавали снизу и в виде суспензии непрерывно отводили сверху колонны. Для перемешивания воды и кокса в низ колонны подавали воздух. Полученные результаты при соблюдении соотношения сорбента и воды, равного 1 : 20, и времени соприкосновения 1 час были аналогичны полученным в статических условиях. Исследовали также возможность регенерации сорбента. Отработанный кокс подвергали нагреванию при 300—350° в течение 30 минут. После регенерации поглотительная способность кокса не только восстанавливалась, но и увеличивалась. Например, при использовании сорбента до регенерации извлечение фенолов составляло 98°/о, после регенерации—99,3%.
Выводы
1. Кокс среднетемпературной переработки верхового торфа в камерных печах может служить сорбентом для улавливания фенолов из сточных вод сланцеперерабатывающего производства.
2. Полученные данные достаточны для проектирования опытной полупромышленной установки доочистки сточных вод.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дирихс А., Кубичка Р. Фенолы и основания из углей. М., 1958.— 2. Иванов Б. И. Труды Всесоюзн. научно-исслед. ин-та по переработке сланцев. Л.—М., 1948, стр. 121. — 3. Иванов Б. И., Коз а к Ю. А. В кн.: Химия и технологи продуктов переработки сланцев. Л., 1954, стр. 200.
Поступила 25/IX 1961 г.
• *
тйг ТЙГ
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ ОСВЕТЛИТЕЛЕЙ
т •
Проф. X. А. Никогосян
Из кафедры гигиены Куйбышевского медицинского института
Город Куйбышев в качестве источника водоснабжения использует воду Волги. Одна из насосных станций (ГВС) оборудована исключительно контактными осветлителями, другая (НФС), расположенная выше по течению, оборудована обычными скорыми фильтрами и фильтрами системы. АКХ. Площадь каждого контактного осветлителя (КО) равна 38 м2. Поверх гравия высотой 52 см имеется слой фильтрующегося песка толщиной ¡1,8—2 м, величина зерен песка ниже обычно принятых. Фракции мельче 0,8 мм составляют 40—50%, в ¡поверхностных слоях они достигают 70—80%. Периодически КО выключают и подвергают промывке, последняя происходит с интенсивностью 13—14,5 л/м2 ' сек.
Максимальная скорость фильтрации на КО равна 9,07 м/час, минимальная — 1,28 м/час, средняя — 4,57 м/час. Эти скорости не претерпевают значительных колебаний в отдельные месяцы. Средняя скорость фильтрации на фильтрах АКХ 6,58 м/час, достигая 19—20 м/час; на скорых фильтрах 6,5 м/час. Продолжительность работы КО за год в среднем 31 час; фильтров АКХ 62 часа, скорых фильтров 3,2 часа. В качестве коагулянта применяют сернокислый глинозем, на насосно-фильтровальной станции — хлорное железо.
На водопроводных станциях применяется двойное хлорирование, причем на ГВС 80% хлора идут на первоначальное, а 20% — на вторичное хлорирование. На НФС расход хлора на -первичное хлорирование всегда выражается величиной 0,1—0,3 мг/л, а основная масса хлора расходуется после прохождения »воды через очистные сооружения. Дозы хлора на обеих станциях колеблются в пределах 1,5—3,9 мг/л.
Исходная (волжская) вода характеризовалась следующими показателями: количество взвешенных веществ в среднем 1,3—33 мг/л, прозрачность 12—30 см, мутность 1—10 мг/л, цветность 20—40°. Количество бактерий в 1 мл 10—500, коли-индекс 3000—23 800. Наихудшие показатели исходная вода имеет в период весеннего паводка {апрель — май).
Для детального изучения работы очистных сооружений нами проводились так называемые контрольные наблюдения, предусматривающие «исследования воды в течение всего цикла фильтрации через каждые 1—2 часа. Контрольные циклы мы проводили в апреле, августе, сентябре 1960 г. и марте 1961 г.; объектами наблюдения являлись контактные осветители № 3, 7, 8; фильтры АКХ № 13 и 14; скорые фильтры № 2 и 5. В отдельные периоды дополнительно изучались КО № 4, 5, 6, 9, 10 и 11 (табл. 1).
Кроме указанного, в каждом периоде изучались свойства как исходной воды, так и воды в общем коллекторе, куда поступала вода после очистки на изучавшихся нами фильтрах.
В период наблюдения расход коагулянта (сернокислый глинозем) был на обеих станциях равным 65—71 мг/л, доза хлора 1,2—1,4—1,6 мг/л. Скорость фильтрации для КО 3,8—5 м/час, для фильтров АКХ 3,45—17,90 м/час и для скорых фильтров 1,20—12 м/час. Вода после очистки на всех видах фильтров соответствовала требованиям ГОСТ 2874-54. Приводим данные результатов проведения контрольных циклов. Из табл. I явствует наличие в отдельных случаях неудовлетворительного показателя коли-индекса *(КО № 7 и 9), а также химических свойств (фильтры АКХ, скорые фильтры). Но в общих коллекторах очищенная вода по всем показателям имела положительную характеристику.
Наблюдения, проведенные нами в августе — сентябре .1960 г. (табл. 2), показали, что вода после очистки на всех фильтрах удовлетворяет требованиям ГОСТ. Расход коагулянта (сернокислый глинозем) на обеих станциях 30—46—52 мг/л, доза хлора 2,2—3,7 мг/л. Скорость фильтрации для КО 4—5,2 м/час, для фильтров АКХ 10,5—15,2 м/час и для скорых фильтров 5—8 м/час.
Данные наших наблюдений свидетельствуют о вполне удовлетворительной работе
7 Гигиена и санитария, № 2
97
