Исследование процессов озонирования для интенсификации очистки сточных вод

• Автор: Алексеев, Станислав Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 244 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОПЫТА ПРИМЕНЕНИЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

1.1. Основные направления исследований в области применения

озона для обработки сточных вод

1.2. Некоторые свойства озона

1.2.1. Абсорбция озона в воде и водных растворах .

1.2.2. Механизмы взаимодействия озона с веществами находящимися в воде .

1.3. Оборудование для проведения процесса озонирования .

1.4. Использование озона в процессах очистки сточных вод .

1.4.1. Применение озона для очистки производственных сточных вод

1.4.2. Применение озона для доочистки городских сточных вод.
Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОЗОНИРОВАНИЕМ .
2.1. Цель и задачи экспериментальных исследований
2.2. Методические основы и оборудование для проведения исследований
2.3. Изучение кинетических закономерностей деструкции органических соединений озоном .
2.4. Определение показателей и критериев для оценки эффективности процесса озонирования
2.4.1. Предлагаемая модель материального баланса процесса озонирования
2.4.2. Экспериментальное изучение материального баланса процесса озонирования
2.4.3. Обработка экспериментальных данных и расчет
предлагаемых показателей .
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОЗОНИРОВАНИЯ НА
ФОРМИРОВАНИЕ МАЛОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ .
3.1. Современное состояние технологии очистки сточных вод гальванических производств от ионов тяжелых металлов .
3.1.1. Формирование сточных вод гальванических производств .
3.1.2. Существующие методы удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод
3.2. Теоретические основы применения озона для интенсификации метода щелочного осаждения тяжелых металлов .
3.3. Изучение влияние озона на образование малорастворимых соединений металлов .
3.3.1. Образование малорастворимых соединений меди.
3.3.2. Образование малорастворимых соединений никеля .
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ОЗОНА
4.1. Исследование влияния озонирования на свойства образующихся металлсодержащих осадков .
4.1.1. Методические основы и оборудование для исследования процесса седиментации малорастворимых металлсодержащих соединений
4.1.2. Исследование закономерностей седиментации металлсодержащих осадков
4.1.3. Определение условий эффективного осаждения гидроксиднооксидных соединений металлов .
4.2. Изучение влияния озонирования на процесс щелочного осаждения тяжелых металлов при очистке сточных вод металлообрабатывающего предприятия .
4.3. Разработка технологических схем очистки производственных сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов,
с применением озона
4.3.1. Общая схема очистки кислотнощелочных сточных вод гальванического производства и обработки осадков
4.3.2. Предлагаемая технология озонирования сточных вод на стадии щелочного осаждения металлов .
4.3.3. Рекомендуемое оборудование для осуществления процесса озонирования
Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ РЕАКТОРОВ ДЛЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ВОДЫ С ЦЕЛЬЮ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ .
5.1. Определение направлений совершенствования конструкций реакторов с учетом кинетических особенностей взаимодействия озона с веществом
5.2. Изучение условий движения диспергированной газовой фазы в стесненном режиме
5.2.1. Анализ теоретических положений движения диспергированной газовой фазы в стесненных условиях .
5.2.2. Экспериментальные исследования движения диспергированной газовой фазы в стесненных условиях .
5.3. Исследование продолжительности межфазного контакта при движении диспергированной газовой фазы через объемные насадки
5.3.1. Изучение явления адсорбции пузырей ДГФ на поверхности материала насадки
5.3.2. Влияние волокнистой насадки на процесс окисления органических загрязнений озоном в барботажном реакторе
Выводы по главе 5
ГЛАВА 6. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОНТАКТНЫХ
АППАРАТОВ ОЗОНИРОВАНИЯ С ОБЪЕМНОЙ НАСАДКОЙ
6.1. Расчет и подбор технологического оборудования блока озонирования сточных вод .
6.1.1. Расчет технологических параметров оборудования для базового варианта .
6.1.2. Расчет технологических параметров оборудования для предлагаемого варианта .
6.1.3. Подбор технологического оборудования
6.2. Расчет капитальных вложений .
6.3. Расчет эксплуатационных затрат
6.4. Расчет основных показателей экономической эффективности вариантов
Выводы по главе 6
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Интенсивность непрямого окисления прямо пропорциональна количеству образующихся активных радикалов. На протекание радикальных цепных реакций существенное влияние оказывает наличие веществ промоторов и ингибиторов этих реакций . Согласно этой схеме, часть растворенного озона реагирует прямо с органическими примесями, эти реакции селективные и относительно медленные. Одновременно с этим, часть растворенного озона разлагается в присутствии гидроксильных ионов как катализаторов с образованием ОН радикалов, которые быстро в течение нескольких микросекунд реагируют с органическими примесями и имеют маленькую селективность к субстрату. Стадия инициирования. В очень чистой воде или при высоких значениях ион ОН7 реагируя с Оз приводят к образования равновесной системы НО2 Н2Ог, в свою очередь НОг реагируя с Оз приводит к образования равновесной системы супероксиданиона Ог7 и гидропсроксилрадикала Н7 . Затем при реакции с Оз образуется озониданионрадикал Оз7. Кроме того, растворенное в воде вещество М может реагировать с озоном и поглощать его по прямой реакции. Вещество I инициатор может реагировать с образуя озониданионрадикал путем переноса электрона. Стадия роста. При протонировании, озониданионрадикал 7 разлагается на ОН радикалы. Вещества Б промоторы метанол, формальдегид реагируют либо с озоном либо с ОН радикалами, образуя органические радикалы, которые реагируя с О2 образуют пероксилрадикалы 7, которые в свою очередь формируют систему супероксиданиона Юг и гидропероксилрадикала Н0г7. Скорость реакции озона с супероксиданионом очень большая поэтому переход 0Н7 радикала в Ю вызывает цепную реакцию. Стадия обрыва. Вещества О ингибиторы карбонаты, бикарбонаты, ацетаты и некоторые функциональные группы поглощают 0Н7 радикалы не образуя Н0г7 и 7, тем самым тормозя или совсем разрывая цепную реакцию. Измерения показали, что на 1 моль разложившегося озона образуется 0,5 молей ОН. В то же время протекают реакции пассивирования активных радикалов карбонатными и бикарбонатными ионами, являющимися ингибиторами радикальных реакций. Влияние реакций пассивирования радикалов 1 на эффект озонирования изучалось на примере окисления бензола в сточной воде при 8,0 и ,5, когда прямой реакцией с молекулярным озоном можно пренебречь за счет быстрого разложения озона. Было установлено, что количество разложенного озона для снижения концентрации бензола на при ,5 в 4 раза больше по сравнению с его требуемым количеством при 8,0. ОН радикалы пассивируются карбонатами и бикарбонатами ,
Исследования показали, что при переходе из нейтральной в щелочную среду от 7 до 8,5 скорость самопроизвольного разложения озона с образованием активных радикалов может возрастать в 8 раз . Некоторые вещества подвергаются только прямому окислению, другие как, например, органические кислоты с малым молекулярным весом окислению радикалами. При озонировании высокомолекулярных органических веществ, имеющих кратные связи, обычно протекают как процессы прямого окисления, так и радикального. Они могут протекать последовательно или одновременно. В некоторых исследованиях показано, что реакции веществ с озоном, протекающие по радикальному механизму, более быстрые и менее селективные по сравнению с прямым взаимодействием. В табл. ОН в нормальных условиях . Таблица 1. Вещество Коз, 1мольс Кон. Под каталитическим воздействием озона понимают, как правило, усиление окисляющей активности кислорода в присутствии молекул озона. Однако, этот эффект достаточно трудно выделить на фоне процесса саморазложения озона в воде и его реакций с примесями , 2. Для обработки сточных вод озоном применяется специальное оборудование, обеспечивающее введение озона в обрабатываемую воду и создание оптимальных условий для взаимодействия примесей воды с озоном. Реакторы для проведения процесса озонирования воды представляют собой аппараты, обеспечивающие протекание реакции между озоном, находящимся в газовой фазе, и загрязнениями воды, находящимися в жидкой фазе. Конструкции контактных аппаратов должны обеспечивать оптимальные условия протекания химических реакций озона с загрязнениями.