Химические и электрохимические методы очистки сточных вод

      П р и м е ч а н и е. Дозы реагентов приведены по товарному продукту, флокулянтов - по активному полимеру, за исключением: * - по Аl₂О₃, ** - по FeSO₄, *** - по FeCl₃.

Более подробное описание катализаторов для  окисления СЩС  кислородом воздуха.

Предшествующее  поколение катализаторов, применявшихся  в процессе окисления сернистых  соединений в жидких средах, представляло собой, как правило, гомогенные соединения, в состав которых входили высокотоксичные  вещества, включающие мышьяк, хиноны, ионы тяжелых металлов, которые вызывали в свою очередь вторичное загрязнение  очищаемой среды.

В настоящее  наиболее перспективными для очистки  сернисто-щелочных сточных вод специалисты  считают гетерогенные катализаторы, в которых активной основой являются металлоорганические комплексы  переменной валентности, а в качестве носителя выступает полиэтилен. Подобные катализаторы разрабатывают, в частности, в НПО «Катализ».

Синтез осуществляется путем иммобилизации металлоорганических  комплексов переходных металлов, обратимо связывающих молекулярный кислород на поверхности полимера – полиэтилена, полипропилена, – которые регулируют силу поля лигандов и окислительно-восстановительный потенциал поверхности катализатора. При этом происходит закрепление на жесткой непористой поверхности полимера комплексов металлов переменной валентности, особенно первого переходного в низких степенях окисления – Mn (II), Fe (II), Co (II), Ni (II), Cu (II), которые способны в водных растворах проводить активацию координированного молекулярного кислорода, поставлять в реакционную среду супероксид-ионы – О₂ - и О^2- или пероксид-ионы О₂ ^2- и обеспечивать тем самым окисление субстратов в кинетически выгодных условиях.

Важнейшей стадией  окисления Н₂S и RSH является образование тройных комплексов [Kt… анионная форма субстрата (А^n-) ...O₂], в которых происходит взаимная активация кислорода и субстрата по отношению друг к другу. Участие ионов металлов переменной валентности в координационной сфере катализатора делает возможным реализовать запрещенный по синтезу процесс прямого взаимодействия триплетного кислорода с молекулой субстрата, находящейся в основном в синглетном состоянии. Наблюдается реализация прямого двухэлектронного восстановления кислорода. Активность каталитической системы [Meⁿ⁺ ...А^n- ...О₂] настолько велика, что кислород в этом случае выступает в качестве одного из самых активных окислителей.

Катализаторы  на полимерном носителе отличаются хорошими техническими характеристиками: высокой  каталитической активностью в широком  интервале концентраций сернистых соединений при температуре процесса 60-90º С, механической прочностью, химической и гидролитической стойкостью, устойчивостью к каталитическим ядам, стабильность работы в течение 2-5 лет.

Полимерный катализатор  имеет форму гранул неправильной формы размером 15-20 мм и размещается  в колонне окисления секционно, выполняя, таким образом, роль насадки, способствующей интенсификации массообменного процесса. Каждая секция заполняется катализатором на 75% объема, что необходимо для свободного движения катализатора внутри секции в процессе работы. Процесс осуществляется в условиях «кипения» катализатора.

Для монтажа  реактора окисления может быть использовано имеющееся резервное колонно-емкостное оборудование достаточной вместимости. которое удовлетворяет условиям ведения процесса. В результате эксплуатации промышленной установки не происходит увеличения скорости коррозии колонного оборудования ни в целом, ни в местах контакта металлических конструкций с катализатором.

Эффективность процесса по сероводороду составляет не менее 99-100%, по меркаптанам – 95-99%. При совместном присутствии сульфидов  и меркаптанов снижения скорости окисления не наблюдается. Окисление  проходит до нетоксичных сернистых  соединений – тиосульфатов и сульфатов. Меркаптаны окисляются до сульфоксида и сульфоновых кислот. Отдувка сероводорода и меркаптанов отходящим воздухом при рН менее 9 составляет не более 0,5%, при рН более 9 – практически отсутствует. 

Литература.

1. «Нормирование содержания вредных веществ в водных объектах и поступающих в них сточных водах», методическое пособие, РГУ, кафедра пром. безопасности,  Л.В. Столярова  1999
2. «Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод и обработка осадков» Афанасьева А.Ф. , Сирота М.Н., Савельева Л.С. , Эпов А.Н. 1997 изд. «Изограф»
3. «Сточные воды НПЗ и нефтепромыслов» под ред. Ю.Д. Лебедева, Т.Е. Нагибиной, И.Л. Монгайт, выпуск V, 1960 гос. изд. мед. лит.
4. «Экология нг комплекса» учебное пособие в 2 томах, Бухгалтер Э.Б., Мкртычан В.Р., Том 1 ; изд. «нефть и газ» 2003
5. «Технологии очистки сточных вод» РГУ, пособие, 1997, Е.А. Мазлова
6. «Канализация», V издание, С.В. Яковлев, Я. А Карелин, А. И. Жуков, С. К. Колобанов,  Стройиздат;  1975, раздел: химическая очистка производственных сточных вод.
7. Орлов В.А. «Озонирование воды»  Стройиздат, 1984

Фото и схемы: сайты компаний и предприятий по очистке сточных вод:

• www.envirochemie.ru/Neitralizacija-stochnykh-vod.185.0.html

enviro-chemie.ru/envochem/nom.htm

нейтрализация сточных вод, описание принципа работы установки, фото.

• http://www.vkk-pumps.ru/rbsv.htm - схема блока по нейтрализации.
• http://www.linde-gas.ru/international/web/lg/ru/like35lgru.nsf/docbyalias/ind_neutralisation - нейтрализация с помощью СО₂ .
• http://www.water.ru/catalog/el-di_faq.shtml - схема процесса элетродиализа.

Журналы, статьи (в чит. зале): 

• Экология  и промышленность России 2008, выпуск за ноябрь(№11) стр. 4-6 (очистка реагентным методом) ;  также за этот год выпуски №7,2,6,1
• Экология и промышленность России 2010 №2,4,7
• Экология производства 2010 № 6,4,5,1 ; 2009 №4; 2008 №5,1
• Инженерная экология 2010 №3 /гидроэкология
• Технологии нефти и газа 2010 №2
• Вода и экология  2008 №1,2 2009 № 1,4
• Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе 2009 №1 2008 №2,8
• Нефтегазовые технологии 2008 №11
• Безопасность жизнедеятельности 2008 № 10,9,11 2009 №7