| Приоритети: | Употреба: последващо третиране на отпадъчни води при третиране на битови и промишлени отпадъчни води от предприятия в различни отрасли. Същност: значително повишава ефективността на процеса на пречистване от органични до 50% и суспендирани твърди вещества до 95%, използването на филтърен състав, състоящ се от адсорбент-катализатор на минерална основа и поддържащ слой, в който адсорбентът-катализатор съдържа каталитично активни компоненти и глина, тегл. % пиритна сгурия 20 - 25, натриев тетраборат (боракс) 1,5 - 2,0, стъкло 1,5 - 2,0, нефтен кокс 1,0 - 1,5, глина - останалото. 3 табл.
Чертежи към патент България 2108298
Изобретението се отнася до последващото третиране на отпадъчни води и може да се използва при третиране на битови и промишлени отпадъчни води от предприятия в различни отрасли.
Известен е метод за последващо третиране на отпадъчни води чрез филтриране през филтърен състав, състоящ се от адсорбент-катализатор - активен въглен AG-3 и поддържащ слой - кварцов пясък [1].
Недостатъкът на този метод е ниската ефективност на последващото третиране за суспендирани вещества - 90% и каталитична активностокислението на органичните вещества е не повече от 10%.
В допълнение, ниската механична якост на активния въглен води до бързо износване на неговата повърхност, увличане и в резултат на това намаляване на каталитичната активност на адсорбента-катализатор и вторично замърсяване на пречистената вода.
Постоянното презареждане на филтъра изисква неоправдано голямо натоварване на филтъра.
В същото време се получава утайка на товара в равнината на разделяне на слоя, което води до намаляване на производителността на процеса, намаляване на времето на филтърния цикъл.
Целта на изобретението е да се подобри ефективността на последващото третиране на отпадъчни води от органични и суспендирани вещества.
Тази цел се постига чрез факта, че като филтърен състав се предлага да се използва състав, състоящ се от поддържащ слой и адсорбент-катализатор, включващ каталитично активни компоненти и носеща глина в следното съотношение на компонентите, тегл.%: Пиритна сгурия - 20-25 Натриев тетраборат (боракс) - 1,5-2,0 1,0-1,5 Глина - Останалото.
Адсорбентният катализатор се използва като горен слой при зареждане на филтъра и се поставя над опорния слой.
Адсорбентът-катализатор има висока каталитична активност и капацитет на задържане, което му позволява да се използва в продължение на 3 години за последваща обработка на вода без претоварване на филтъра. И така, при COD, равна на 35 mg/O 2 /l и концентрация на суспендирани твърди вещества от 50 mg/l, ефективността на пречистване с време на филтърен цикъл от 52 часа е 45-50% за COD и 99,5% за суспендирани твърди вещества. Регенерирането на повърхността на адсорбента-катализатор се постига чрез 10-минутно промиване вода-въздух с интензивност на промиване на въздуха 15-25 dm 3 (m 2 s) и промиване с вода8,2-10 dm 3 / m 2 s.
Каталитичната активност на хетерогенните адсорбенти-катализатори за окисление в течна фаза зависи от активната повърхност, която включва такива понятия като херметична повърхност и специфична повърхност. Увеличаването на каталитичната активност на адсорбента-катализатор поради геометричната повърхност се постига чрез увеличаване на последната в процеса на смилане на зърната на адсорбента-катализатор до минималната стойност, която е технологична за даден процес и апарат, а също и чрез увеличаване на активността на повърхностна единица в процеса на концентриране на масата на катализатора с активни компоненти и във връзка с това увеличаване на броя на каталитично активните центрове на гео метрична повърхност.
Технологията на производство на адсорбент-катализатор включва следните етапи: подготовка на изходните материали - сушене и смилане на компонентите; смесване на компоненти с допълнително смилане, осигуряващо необходимата структура и фазов състав; формоване на пелети; сушене на екструдати и термична обработка.
Синергичният ефект на каталитичната активност и стабилността на предложения адсорбент-катализатор се наблюдава при определеното съотношение на компонентите, по-нататъшното увеличаване или намаляване на всеки каталитично активен компонент намалява каталитичната активност и стабилността на адсорбента-катализатор. Увеличаването на съдържанието на компоненти води до нарушаване на целостта на структурата, катализата се извършва в мономолекулен слой, непосредствено до повърхността на катализатора. Катализата е тясно свързана с адсорбцията на кислород и субстрати, което е предварителен етап на катализата. В този случай адсорбираните молекули, особено в присъствието на полярни групи, са ориентирани по определен начин към повърхността. Ако процесът на адсорбция увеличава скоросттареакция, получените повърхностни съединения трябва да се характеризират с повишена реактивност. Увеличаването на реактивността е свързано с естеството на междинното взаимодействие на реагентите с адсорбента-катализатор. Основните етапи на процеса са: 1. Адсорбция с дисоциация на молекула на атоми или радикали.
2. Образуването на радикални йони по време на адсорбцията е резултат от взаимни преноси на електрони между катализатора и реагентите.
3. Възникване на ковалентни връзки по време на адсорбция в резултат на припокриване на електронните орбитали на атомите на катализатора и реагента.
4. Образуване на координатни връзки, по-специално образуване на повърхностни комплекси за ненаситени въглеводороди.
При липса на адсорбент-катализатор, всички горепосочени процеси са енергийно неблагоприятни и изискват енергия за разрушаване на връзки или преместване на електрони, тъй като енергията за осъществяването на тези преходи идва от адсорбента-катализатор и се прехвърля от външната среда през адсорбента-катализатор.
Адсорбционните центрове са йонни двойки, състоящи се от метални йони (М) и кислород (О).
Излишният заряд върху метала и кислорода, който се образува поради пространственото разделяне един от друг на катионите, включени в структурата на адсорбционните центрове, позволява едновременното образуване на донорно-акцепторни и дативни връзки, поради което симбатно-адсорбционният капацитет на адсорбента-катализатор се увеличава както по отношение на външни вещества, така и по отношение на разтворени органични съединения.
Адсорбентите-катализатори имат развита система от пори в целия диапазон на измерените радиуси. Модификацията на адсорбента-катализатор чрез метализиране на повърхността му не променя общия характер на разпределението на поритепо размер. Адсорбентът-катализатор се характеризира със значително развитие на пори с радиус > 1000 И о, което осигурява възможност за адсорбция на сложни органични съединения, които са както в молекулярно, така и в свързано състояние и суспендирани твърди вещества.
Ефективното използване на специфичната повърхност на адсорбентите-катализатори при дълбокото последващо третиране на биологично пречистени отпадъчни води се дължи на развитието на пори с подходящ размер.
Състав на адсорбент-катализатор, тегл.%: Пиритна сгурия - 20-25 Натриев тетраборат (боракс) - 1,5-2,0 Стъкло - 1,5-2,0 Нефтен кокс - 1,0-1,5 Глина - Останалото е получено в лабораторни условия.
Глина в количество 138,6 g, пиритна сгурия 36 g, нефтен кокс 2,7 g, стъкло (бучка) 2,7 g се зареждат в планетарна мелница, където цялата маса се смесва и смила в продължение на 3 часа до дисперсен състав не по-висок от 500 A 0 .
Хомогенна смес от горните компоненти се зарежда в миксера, където се добавя вода в количество от 37-40 тегл.%, Разбърква се старателно в продължение на 60-90 минути, докато се получи тестообразна маса. Приготвената маса се формова чрез екструзия под формата на гранули с размер 5–12 mm, с външен диаметър 5–7 mm.
След 24-36 часа сушене на въздух, адсорбентът-катализатор се калцинира при температура 500-530 o C в продължение на 4 часа, докато температурата се повишава до 120-130 o C за един час. След калцинирането, адсорбентът-катализатор се подлага на калциниране при температура 1100 o C в продължение на 1 h.
Всички адсорбенти-катализатори, получени по този начин, бяха тествани на лабораторна филтрираща инсталация за последващо третиране на отпадъчни води от нефтопреработката JSC ANHK (JSC Angarsk Petrochemical Company, Angarsk).
Опит в определянето на каталитичната активност и капацитета на задържане на предлАдсорбентът-катализатор за избор на оптимален състав беше извършен на лабораторна инсталация, симулираща работата на филтър за пълнене на рамката.
Стъклена колона d = 30 mm и височина 550 mm се запълва с поддържащ слой чакъл на части с размер на зърната 20-10, 10-5 и 5-2 mm. Височината на носещия слой (h=200 m), обемът му е 2/3 от общия натоварващ слой. Над носещия слой има слой адсорбент-катализатор h = 140 mm с едрина на зърната 4-6 mm. Над зареждащия слой има свободен обем, предназначен да разширява слоя по време на водно-въздушно измиване. Скоростта на подаване на вода към филтърния блок е 7-10 m/h.
Лабораторният филтър с подаване на пречистена вода отгоре надолу е оборудван със система за равномерно разпределение на суровата вода през полиетиленова мрежа. Регенерацията се извършва чрез измиване на товара с подаване на водно-въздушна смес за 10-15 минути от дъното на инсталацията.
Сравнителни данни за определяне на каталитичната активност (според COD) и капацитета на задържане (според концентрацията на суспендирани твърди вещества) на проби от адсорбенти-катализатори при различни съотношения на активните компоненти са представени в таблица. 1.
В табл. 2 са представени данни за сравнителната активност на предложения адсорбент-катализатор и прототипа.
Допълнителното третиране на отпадъчните води с помощта на адсорбент-катализатор ще се извърши във филтърната станция на пречиствателните съоръжения на АД ANHK, като се използва оптималната проба, със следното съотношение на компонентите, тегловни % Пиритна сгурия - 20-25 Натриев тетраборат (боракс) - 1,5-2,0 lina - Останалото.
По време на лабораторните тестове бяха проведени експерименти за прецизиране на оптималното време на филтърния цикъл (Таблица 3).
Както се вижда отдадени данни, адсорбентът-катализатор има висока механична якост с висока ефективност. Увеличаването на времето на филтърния цикъл до 52 часа позволява намаляване на броя на измиванията и консумацията на вода за измиване повече от 2 пъти.
Благодарение на оптималната геометрична структура, развитата повърхност и високия каталитичен и сорбционен капацитет, адсорбентът-катализатор е универсален филтърен материал.
Използването на адсорбент-катализатор позволява да се реши проблемът с последващото третиране на промишлени и битови отпадъчни води.
ИСК
Метод за последващо третиране на отпадъчни води чрез филтриране през филтриращ състав, състоящ се от адсорбент-катализатор и поддържащ слой, характеризиращ се с това, че адсорбентът-катализатор се състои от каталитично активни компоненти и носеща глина в следното съотношение на компонентите, тегл.%: Пиритна сгурия - 20 - 25 Натриев тетраборат (боракс) - 1,5 - 2,0 Петролен кокс - 1.0 - 1.5 Глина - Othera