Курсовая работа: Очистка сточных вод от фенола электрохимическим окислением
Фенол и фенольные соединения широко используются на различных производствах. Если на предприятии работать с чистыми соединениями фенола в больших количествах и вне специально предназначенных для этого помещениях, то, согласно ГОСТу, они могут вызывать аллергию, астму, экзему. Проявляется же заболевание не сразу, а через недели и месяцы ежедневного контакта с чистыми соединениями в неприспособленных условиях.
Присутствие фенолов в атмосферном воздухе, по исследованиям специалистов, ведет, кроме того, к заболеваниям системы кровообращения.
Очень токсичным являются нитрофенольные соединения — нитроцен (продукт каменноугольных фенолов), динитрофенол и др.
Эти соединения используют как инсектициды, фунгициды и гербициды. Влияя на окислительные процессы в тканях, они вызывают диссоциацию окислительной форсоризации, что, в свою очередь, усиливает процессы клеточного окисления, увеличивает потребность тканей у кислороде и нарушает теплопродукцию и терморегуляцию.
В водоемах ПДК для фенола установлена 0,001 мг/л. Так, содержание фенолов в воде на мелководных участках Каспийского моря — одного из самых загрязненных фенолом водоема — достигало 8 мкг/л. Среднее содержание фенолов в воде Северного Каспия достигает 6 мкг/л, а характерное для вод этого района среднее значение составляет 3 мкг/л.
Согласно данным специалистов, средняя концентрация фенолов в воде Северного Каспия увеличилась за последнее время до 6 ПДК (0.006 мг/л). Среднее значение содержания фенолов, отмеченное в период с 1995 по 2000 г.г., менялось от 3.0 мкг/л до 9.0 мкг/л. Максимальные концентрации 30.0 мкг/л были отмечены в морской части устья реки Урал и в Уральской бороздине.
Глава 2. Очистка фенолсодержащих сточных вод
Предприятия нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности являются, как правило, достаточно крупными потребителями воды, которая имеет многоцелевое назначение, в том числе используется для технологических операций, приготовления различных растворов, необходимых для выработки продукции, нагревания и охлаждения продуктов, мойки технологического оборудования и т. д. Общей характерной особенностью сточных вод (СВ) предприятий указанного профиля является наличие в стоках широкого ассортимента растворенных в воде органических веществ, в том числе нефтепродуктов и фенолсодержащих соединений. При отсутствии на предприятии надлежащей очистки сточных вод возрастают антропогенные нагрузки на окружающую среду, связанные с характером промышленной деятельности предприятий.
Традиционно используемые технологические схемы и очистное оборудование большинства заводов к настоящему времени морально и физически устарели и не обеспечивают возросших требований к качеству очищенной воды, поэтому усовершенствование технологий по очистке СВ от фенола с использованием эффективных комплексных решений, позволяющих достичь нормативных требований к качеству очищаемой воды при всей совокупности сопутствующих фенолу загрязнений, является актуальной задачей.
При обследовании существующего производства были отобраны пробы фенолсодержащих сточных вод, которые сливаются в химически загрязненную канализацию после обследуемого цеха и пробы сточных вод на выходе с локальных заводских очистных сооружений, поступающих на дальнейшую очистку.
Результаты анализов реальных проб, выполненных в аналитической лаборатории ЗАО "БМТ", представлены в табл. 1. Как видно из табл. 1, в сточных водах существуют значительные превышения норм ПДК на слив в канализацию по фенолам, азоту аммонийному, нефтепродуктам. Это обстоятельство определяет высокие штрафные санкции за превышение концентраций фенола в сточных водах предприятия.
Таблица 1: Результаты анализов производственных стоков
№ п/п | Наименование показателей | Ед. изм. | Исходный состав СВ | Состав после ОС | Требования на слив в канализацию | |
| от 8.08.07 от 19.08.07 | ||||||
| 1. | Водородный показатель | ед.рН | 7,45 | 6,56 | 7,55 | 6,5 6,5 - 8,5 |
| 2. | Щелочность | мг-экв./л | 1,9 | 1,7 | 6,0 | - |
| 3. | Сульфаты(SO4 2- ) | мг/л | 9,0 | 9,3 | 85 | 175 |
| 4. | Железо общее | мг/л | 0,52 | 0,3 | 0,88 | 0,3 |
| 5. | Фенол | мг/л | 34,0 | 24,0 | 8,0 | 0,5 |
| 6. | Натрий | мг/л | 49,0 | 40,2 | - | - |
| 7. | ХПК | мгО2 /л | 1460 | 803 | 1065 | - |
| 8. | Азот аммонийный | мг/л | 70,0 | 48,0 | 5 | 17 |
| 9. | Нефтепродукты | мг/л | 1,1 | 21 | 56,0 | 2,0 |
| 10. | Мутность | мг/л | 8,0 | 4,2 | 55,0 | - |
| 11. | Сухой остаток | мг/л | 250 | 210 | 850 | - |
Таблица 2: Результаты экспериментов очистки СВ от фенола различными методами
| № п/п | Наименование метода очистки | Степень очистки, % |
| 1. | Окислительные, в т. ч: - пероксидом водорода на катализаторе сидерит FeCO3 - озоном - гипохлоритом натрия | 35-50 12-46 до 65 |
| 2 | Сорбционные методы - полимерный сорбент Уремикс-913 (модифицированный ППУ) - уголь активированный HydroffinCC12*40 | 16-25 97,7-98 |
| 3. | Метод обратного осмоса (при рН ≥ 10) | 85-90 |
| 4 | Электрохимические методы - электрокоагуляция - электрофлотодеструкция (с добавлением раствора поваренной соли) | 70-75 99-100 |
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, Р2- 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 HydronauticsESPA 1-2540), материал мембраны – полиамид,
Площадь фильтрации 3 м2
Давление на входе Р1 10 атм.
Рабочая температура разделяемого раствора, не более 300 С
Скорость потока над мембраной 0,2 м/с