Исследование циклических адсорбционных процессов очистки сточных вод

-2-
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1. 1. Анализ методов очистки сточных во'д нефтехимических производств и теплоэнергетики. 6
1.2. Место адсорбционных методов в очистке сточных вод. 20
1.3. Циклический характер адсорбционных процессов. 29
1.4. Задачи исследования. 35
2. ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ 38 ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИИ
2.1. Эксперимен т альные исслед о в ания. 38
2.1.1.Выбор сорбентов и исследование равновесных характеристик 38 .
2.1.2. Описание установки и методики проведения динамических экспериментов. 42
2.1.3. Обсуждение экспериментальных результатов. 47’
2.2. Математическое моделирование изотермической адсорбции 50
2.2.1. Типовые модели динамики адсорбционных процессов. 50
2.2.2. Разностная аппроксимация моделей изотермической адсорбции. 55
2.2.3. Некоторые методы оптимизации вычислительных процессов 59
2.2.4. Параметрическая идентификация моделей.изотермической адсорбции 64
2.3. Математическое моделирование неизотермической адсорбции 70
V
2.3.1. Анализ моделей неизотермической адсорбции. 70
2.3.2. Параметрическая идентификация неизотермических моделей. 76
2.4. Выводы . 81
3. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГЕНЕРАЦИИ АДСОРБЕНТОВ
3.1. Экспериментальные ис с ледования.
3.1.1. Постановка задачи и методика проведения экспериметов
3.1.2. Обсуждение результатов.
3.2. Математическое моделирование различных способов регенерации адсорбентов.
3.2.1. Математическое моделирование термической регенерации
3.2.2. Математическое моделирование биологической регене-ции.
3.3. Выводы
4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЦИКЛИЧЕСКИХ АДСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
4.1. Технико-экономический анализ адсорбционной очистки сточных вод.
о
4.2. Выбор способа регенерации угля на основе технико--экономического анализа.
4.3. Выводы.
5. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
5.1. Характеристика модулей блоков "Адсорбция" и "Регенерация".
5.2. Применение программного комплекса для инженерных расчетов.
5.2.1. Расчет адсорбера для очистки сточных вод от органических загрязнений.
5.2.2. Расчет биофильтра для очистки нефтесодержащих сточных вод.
5.3. Выводы ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЯ
- 18 -
Активные илы представлены микроорганизмами различной систематической принадлежности, большая часть которых С50 - 80%) принадлежит к роду Pseudomonas /22 - 24/. Так, в активном иле сточных вод нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств содержится значительное количество нефтеразлагающих,
липолитических, протеолитических микроорганизмов, определяющих эффективность очистки /25/. Среди углеродусваивающих
микроорганизмов в биологической очистке сточных вод
tf
используют следующие культуры микроорганизмов - Pseudomonas aeruginoza, Mycobacterium pacteolum /26/, Bacillus formosus, P. liquefaciens /27/ и др.
Экологическая ситуация работы очистных сооружений коренным образом отличается от процессов, происходящих в природных средах - водной и почвенной, и характеризуется стрессовыми ситуациями, создаваемыми высокими концентрациями загрязнений, скоростью протока очищаемой жидкости и непостоянством состава поступающих на очистку сточных вод. Эти факторы оказывают существенное влияние на развитие биоценоза активного ила.
• Подробный анализ биологического метода очистки дан’ в работах /28 - 31/. Показано, что данный метод в целом является довольно простым в эксплуатации, не требует больших затрат дефицитных реагентов на окисление удаляемых органических веществ, однако, надежность биологической очистки достигается только при соблюдении определенного технологического регламента /31/: pH стоков должно быть не более 8.5 и не менее 6.5; температура - не ниже +6 и не выше +30С;
БПК20- не выше 500 мг/л;
содержание биогенных элементов - азота не ниже 15 мг на 1 л Св виде аммонийных солей) и 3 мг фосфатов на 1л.
Поэтому главный недостаток этого метода - повышенная чувствительность процесса к условиям среды.
В биологической очистке особый интерес представляет биосорбционный метод, совмещающий в одном сооружении, процесс сорбции загрязнителей и их окисление иммобилизованными на поверхности носителя микроорганизмами. Проведение процессов очистки в биосорберах позволяет значительно повысить биомассу активного ила и тем самым повысить производительность сооружения, окислительную мощность, существенно повысить надежность при залповых поступлениях загрязнений /32 - 34/.
Кроме биохимического окисления органических веществ, в частности фенола, для очистки стоков используются процессы окисления активным хлором, электрохимического оксиления и озонирование.
Окисление активным хлором фенолсодержащих сточных вод основано на химической.реакции хлорирования фенолов в результате которой в зависимости от количества активного хлора получаются различные хлорпроизводные фенола /35/.
Более эффективны процессы обесфеноливания происходят посредством электрохимического окисления, где под действием электрического тока происходит электролитическое разложение содержащегося в сточной воде хлористого натрия с образованием хлорноватистой кислоты, которая, выделяя атомарный кислород, окисляет фенол до углекислого газа, воды и малеиновой кислоты /36/. Основной недостаток этого метода - его высокая энергоемкость.
В последнее время все интенсивнее ведутся исследования по использованию озона для очистки фенолсодержащих стоков. Применение озона в качестве окислителя для обесфеноливания сточных вод объясняется его характерными особенностями: высоким окислительным потенциалом, наличием практически неограниченных ресурсов сырья для его производства - воздуха, достаточной глубиной очистки стоков от фенолов, а также от других окисляющих