Очистка сточных вод от фенолов Итатским бурым углем и коксом из него Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ _ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том .148 1967

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ФЕНОЛОВ ИТАТСКИМ БУРЫМ УГЛЕМ И КОКСОМ ИЗ НЕГО

К. к. СТРАМКОВСКАЯ

(Представлена научно-методическим семинаром химико-технологического факультета)

Основными вредными примесями в сточных водах, образующихся при термической переработке твердых топлив, являются смола и фенолы. Сброс таких вод в водоемы общего пользования наносит большой ущерб народному хозяйству.

В настоящее время для очистки сточных вод предложено большое количество методов, описанных в многочисленной литературе. Однако *

многие методы не лишены существенных недостатков. Например, самый распространенный и наиболее эффективный метод обезвреживания фе-нольных вод экстракцией бутилацетатом не дает необходимую степень очистки. Остаточная концентрация фенолов в зависимости от состава подсмольных вод обычно колеблется от 0,4 до 3 г/л [1]. Доочистка таких вод обычно осуществляется биохимическим методом, при этом в случае применения биологических фильтров начальная концентрация фенолов не должна превышать 100 мг/л, а для аэротенков 500 мг/л. В производственных условиях разбавление фенольных вод до необходимых концентраций связана с дополнительными капиталовложениями и не всегда является рациональной.

Высокую степень очистки сточных вод можно достигнуть применением адсорбционных веществ, например, активированного угля, сили-кагеля, органических ионообменных смол и других дешевых сорбентов [2]. ;

Для очистки надсмольной воды от фенолов мы использовали бурый уголь Итатского месторождения и кокс из этого угля, полученный при температуре 850°С. Характеристика этих сорбентов приведена в табл. 1. Испытывались они в различном измельчении от класса 0—0,25 до 1—10 мм. Соотношение сорбента к воде применялось 1:5, 1 : 10 и 1 : 16. Время контакта с водой изменялось от 3 до 30 мин. Обесфено-ливание проводилось путем взбалтывания воды с углем в колбочке и, кроме того, в некоторых опытах для контактирования воды с сорбентом применялась лабораторная флотационная машина.

Содержание фенолов в сточных водах осуществлялось методом бро-мирования [3].

Для очистки была взята вода, полученная нами в процессе термического разложения итатского бурого угля на установке, описанной равнее [4]. Анализ этих юбразцюв воды приведен в табл. 2. , *

Опыты очистки воды очень мелкой фракцией (кокс 0—0,45 мм) показали (рис. 1), что высокая степень очистки 88% при начальной концентрации фенола в воде 2,63 г/л была достигнута при соотношении сорбент вода 1 : 5 и времени контактирования 10 мин. Но в этих условиях должно расходоваться очень большое количество кокса (на каждые пять тонн воды одна тонна кокса) и выделение тонкой фракции сорбента из воды очень затруднительно.

Таблица 1

Характеристика сорбента

№ п.п. Сорбент Ас Уг Содержание на горючую магсу, %

Сг Нг Ы' 1 ^

1 Итатский бурый уголь 10,30 7,29 44,74 70,78 5,03 0,79 0,42 22,98

2 Кокс из итатского бурого угля....... 0,53 12,95 4,13 94,30 1,56 0,85 0,27 3,02

Очистка воды сорбентами различной крупности проводилась при соотношении кокс: вода 1 : 10. Полученные результаты изображены на рис. 2. С увеличением крупности сорбента степень очистки очень сильно уменьшилась. Однако и крупные классы за время 10 минут поглощали большое количество фенолов. При этом по окончании перемешивания они быстро отделяются от воды и могут быть удалены.

Таблица 2 Характеристика надсмольной воды

Содержание общего аммиака Содержа ние фенолоз г/л

сумар-ных летучих нелетучих

0,90 3,80 2,06 1,74

3,90 3,60 2,48 1.12

4,60 2,63 2,0Э 0,63

3,80 3,54 2,50 1,04

/•5

Г-10 /:/б ■

Соотношение сообенто к боде

Рис. 1.

Большую сорбционную способность к фенолам показывает высушенный до воздушносухого состояния исходный бурый уголь, который в одинаковых условиях с коксом, поглощает фенолов меньше только на 9—10%.

Данные рис. 3. указывают,1 что фенолы сорбируются коксом медленно. Для достижения высокой степени очистки необходимо обеспечить соответствующее время.

Для определения емкости кокса по фенолу одна и та же навеска использовалась для очистки свежей порции воды несколько раз. Кокс в соотношении с водой 1 : 100 после десятиминутного взбалтывания от-

фильтровывался от предыдущей порции воды и мокрым взбалтывался ' с новой водой в том же соотношении. После пятикратного контакта пять граммов кокса, крупностью 0,25—0,5 мм, поглотили 0,66 г фенола, что составило емкость данного сорбента по фенолу 13%.

Рис. 2.

Далее насыщенный фенолом кокс регенерировался контактированием с одно-, пяти- или десятипроцентным едким натром, после чего промытый водой сорбент вновь поглощал фенолы, давая степень очистки 30—33%.

Рис. 3.

С целью выяснения возможности достижения наиболее полной очистки надсмольной воды от фенолов одну и ту же порцию воды перемешивали по 10 минут три раза со свежей порцией сорбента в соотношении 1 : 10. Результаты приведены в табл. 3.

Эти экспериментальные данные показывают, что надсмольная вода с начальной концентрацией фенола 3,54 г/л при трехкратном контакте с мелким коксом может быть очищена до остаточного содержания фенолов 30—40 мг/л. Высокая степень очистки была достигнута также при применении мелких классов сухого бурого угля.

Таблица 3

Результата очистки надсмольной воды от фенолов

Характеристика Порция Содержание фенола в воде г\л Сумарный 1 г сорбента по-

сорбента сорбента дэ очистки после очистки % очистки глощает фенола г

Уголь 0—0,25 первая 3,54 1,38 61,0 0.024

9 вторая 1,38 0,58 83,7 0,008

„ третья 0 58 0,29 92,0 0,003

Уголь 0,25—0,5 первая 3,54 1,56 56,0 0.020

» вторая 1,56 0,97 72.7 0,006

„ третья 0,97 0,56 84,2 0,004

Уголь 0,5—1 первая 3,54 2,45 30,8 0,010

„ вторая 2,15 1,69 52,4 0,037

» третья 1,69 0,99 72,0 0,001

Кокс 0,25—0,5 первая 3,54 1,21 51,6 0,018

„ вторая 1,71 0,35 90,1 0,0ï4

» третья 0,35 0,04 99,0 0,003

Технологически процесс очистки сточных вод указанными сорбён-тами может быть осуществлен в оборудовании, применяемом при флотации угля. Пятиминутное контактирование угля с водой в лабораторной флотомашине, в которую подавался воздух, позволило очистить надсмольную воду мелким классом угля на 77% при соотношении сор-бент:вода 1 : 10.

Таким образом, применение существующего стандартного оборудования (флотомашин и отстойников) позволит очищать сточные воды дешевым сорбентом непрерывным и высокопроизводительным способом. Кроме того, метод флотации, примененный на сланцехимическом комбинате в Кохтла-Ярве, позволил эффективно удалять находящуюся в сточных водах смолу [5].

По-видимому, применение бурого угля и кокса может быть экономически целесообразно для очистки сточных вод с малой концентрацией фенола, т. е. для их доочистки. В этом случае отработанный уголь может быть использован как топливо.

Выводы

1. Проведенные опыты цоказзли, что бурый уголь Итатского месторождения и кокс из него обладают высокой сорбционной способностью и могут быть применены для очистки фенольных вод.

2. Кокс крупностью 0,25—0,5 мм поглощает фенолов 13% по весу. Применение такого сорбента в соотношении 1 : 10 позволило очистить надсмольную воду пиролиза Итатского бурого угля до остаточного содержания фенолов 30—40 мг/л.

ЛИТЕРАТУРА

1. Б. И. И в а н о в, К. А. Галушкина. Очистка фенольных вод термической переработки сланцев конденсацией с формальдегидом. Химия и технология топлива и продуктов его переработки. Выпуск 8, Гостоптехиздат, 220, 1959.

2. А. Д и р и х с, Р. К у б и ч к о. Фенолы и основания из угля. Гостоптехиздат, 48, 1958.

3. А. М. К у н и н, М. Н. Д е р б а р е м д и к е р. Технологический контроль газового производства. Гостоптехиздат, 273, 1958.

4. К- К. С т р а м к о в с к а я, А. А. Я р к и н и В. К. Опрышко. Пиролиз летучих продуктов термического разложения итатских бурых углей. Кокс и химия, № 3, 1966.

5. Э. М а д и с о н. Очистка сточных вод методом флотации. Горючие сланцы. № 2, 23, 1961.

9. Заказ 4595