BOD ja COD eemaldamine vesinikperoksiid

Vesinikperoksiidi (H2O2) on tööstusreovee BHT ja KHT vähendamiseks kasutatud palju aastaid. Ehkki BHT ja KHT eemaldamine vesinikperoksiidiga keemilisel oksüdeerimisel on tavaliselt suurem kui füüsikaliste või bioloogiliste vahendite abil, on vesinikperoksiidi kasutamist siiski õigustatud konkreetsetes olukordades. Nende hulka kuuluvad: reovee eeldatavad häired, mis sisaldavad mõõdukalt kuni kõrget taset ühendeid, mis on bioloogilise töötluse suhtes toksilised, pärssivad või mitteaktiivsed (nt pestitsiidid, plastifikaatorid, vaigud, jahutusvedelikud ja värvained);

• Ülitugeva / madala vooluga reovee eeltöötlus - kui biotöötlus ei pruugi olla otstarbekas - enne selle juhtimist avalikes käitistes (POTW);

• Kaasatud orgaaniliste ainete täiustatud eraldamine flotatsiooni ja settimisprotsesside abil; ja

• Täiendava lahustunud hapniku (DO) tarnimine, kui bioloogilistes töötlussüsteemides ilmnevad ajutised ülekoormused või seadmed rikkevad.

Nagu need näited osutavad, võib H2O2 sõltuvalt olukorrast kasutada iseseisva ravina või olemasolevate füüsikaliste või bioloogiliste raviprotsesside täiustamiseks.

H2O2 rakenduste ja mehhanismide arutelu

Otsene keemiline oksüdeerimine vesinikperoksiidi abil

Vesinikperoksiidi saab kasutada BOD / COD soodustavate ühendite oksüdeerimiseks heitvetes üksi või koos katalüsaatoritega nagu raud (Fe2 + või Fe3 +), ultraviolettvalgus, osoon (O3) ja leelised. Vajalik oksüdatsiooni tüüp sõltub olemasoleva BHT / COD tüübist. See suhe on esitatud allpool toodud joonisel.

Märkus. Kas oksüdeeriv süsteem lagundab konkreetset saasteainet (st mõjutab selle KHT-d), sõltub oksüdeerimissüsteemist ja saasteainest. A-tüüpi oksüdeerijad reageerivad ainult A-tüüpi saasteainetega; arvestades, et C-tüüpi oksüdeerijad reageerivad rohkem, reageerivad enamiku saasteainetega. Kuid C-tüüpi oksüdeerijad reageerivad üldiselt eelistatult A-tüüpi saasteainetega. Kui suure osa BHT-st ja KHT-st annavad anorgaanilised redutseeritud väävliühendid nagu sulfiidid, sulfiidid või tiosulfaat, on tavaliselt vesinikperoksiid üksi efektiivne. Sõltuvalt reovee pH-st annab nende ühendite oksüdeerimine H2O2-ga sulfaadi või kolloidse väävli, kumbki ei soodusta BHT ega KHT-d. Kui BHT ja KHT peamised toetajad on lahustunud orgaanilised ühendid, on vaja reaktiivsemat oksüdatsioonisüsteemi. Vesinikperoksiidi mõõdukat aktiveerimist saab saavutada: 1) leelisega (tekitades peroksiidi pleegitussüsteemides toimeaine perhüdroksüüliooni, OOH); 2) teatud siirdemetallid (nt volframaat, vanadaat, molübdaat), mis moodustavad in situ reaktiivseid peroksometaalseid komplekse; ja 3) teatud mineraalhapped (nt väävelhape), mis moodustavad ex situ reaktiivseid peroksühappehappe derivaate nagu peroksümonosulfaat (Caro hape). Valimatumate orgaaniliste ühendite, näiteks klooritud lahustite jaoks on vaja äärmiselt reageerivaid vabade radikaalide süsteeme (nn keerukamad oksüdatsiooniprotsessid). Üldistatud reaktsiooni, milles Fentoni reagenti kasutatakse BHT ja COD vähendamiseks, saab väljendada järgmiselt:

Oksüdatsiooni ulatus (ja seega BOD / COD otsese vähendamise määr) sõltub tavaliselt kasutatud vesinikperoksiidi kogusest. Vesinikperoksiidi teoreetiline vajadus on umbes 2,1 naela (100%) naela BHT kohta ja oksüdeerunud KHT. Paljudel juhtudel pole orgaaniliste ühendite täielik lagundamine süsinikdioksiidiks ja veeks siiski vajalik. Osaline oksüdeerimine vaheühenditeks vähendab keemilist tarbimist ja põhjustab sageli BHT ja KHT ning toksilisuse olulist vähenemist .

BOD ja COD täiustatud füüsiline eraldamine vesinikperoksiidiga

BOD ja COD tugevdatud füüsikaline eraldamine vesinikperoksiidiga võib toimuda kahel viisil. Esimesel juhul saadakse orgaaniliste saasteainete osalise oksüdeerimise tagajärjel rohkem polaarseid (laetud) aineid, mis on adsorbeeruvad paremini koagulantidele ja flokulantidele. Nagu on illustreeritud allpool toodud näites, võimaldab see BOD ja COD eemaldamise efektiivsust vähem kui stöhhiomeetrilistes vesinikperoksiidi annustes. Teisel juhul tagab H2O2 rasvade, õlide ja rasvade parema füüsilise eraldamise (flotatsiooni) (FOG). See toimub vesinikperoksiidi looduslikul lagunemisel hapniks ja veeks, st vesinikperoksiid küllastab reovee hapnikuga, mille tulemuseks on ühtlaselt hajutatud mikromullid, mis peletavad FOG koostisosi, kui nad tõusevad vee pinnale. Mõnel juhul võib see suurendada BOD eemaldamist lahustunud õhu flotatsiooni rakkude kaudu näiteks 50% -lt 90-95% -ni. Tüüpilised annused on 25-100 mg / L H2O2, mille kulusid saab sageli korvata säästuga koagulantide kasutamisel - üldiselt on siiski vaja polüelektrolüütide polümeeri.

Vesinikperoksiid (H2O2) täiendava hapnikuallikana

Aeroobsete bioloogiliste töötlusprotsesside BHT eemaldamise tõhusus sõltub paljudest teguritest, sealhulgas (kuid mitte ainult): BHT sissevoolust, F: M suhtest, temperatuurist, toitainete tasemest ja lahustunud hapniku (DO) kontsentratsioonist. Paljud bioloogilise töötluse rajatised kasutavad DO taseme lisamiseks vesinikperoksiidi, kui õhustikuga piiratud tingimustes õhutusbasseinides või laguunides on BHT kehv eemaldamine. Neid tingimusi võivad põhjustada BODi sissevoolu ootamatud tipud; BOD laadimise hooajalised erinevused (nt puu- ja köögivilja töötlemine); ja kuum ilm - mis vähendab hapniku ülekandmise efektiivsust mehaaniliste õhutusseadmete abil (st O2 lahustuvus väheneb temperatuuri tõustes). Nendega võib kaasneda või mitte kaasneda kiudude paisumine (vt olmereovee rakendused: kiudude täidise kontroll). Kui vesinikperoksiidi kasutatakse DO täiendamiseks, doseeritakse see otse bioloogilise puhastussüsteemi õhutusbasseini, et tagada selle otsene allikas. TEHA. Vesinikperoksiidi muundamine DO-ks aktiivmuda segasegus toimub vastavalt järgmisele reaktsioonile:

Vesinikperoksiidi teoreetiline vajadus: 0,48 naela H2O2 (100%) mg / l. DOCatalase ensüüm on vesinikperoksiidi looduslik lagunemiskatalüsaator ja seda leidub kõigis aktiivmuda segasegudes, mida toodavad enamik aeroobseid organisme. Kuna vesinikperoksiidi ensümaatiline lagunemine toimub väga kiiresti, on vesinikperoksiidi pakutav hapnik aeroobsete organismide poolt kohe omastatav. Ülaltoodud reaktsioon näitab, et kaks osa vesinikperoksiidi annavad ühe osa DO-st. Seetõttu on reovee hapndamiseks vajalik vesinikperoksiidi kogus üllatavalt väike. Näiteks teoreetiline vesinikperoksiidi kogus, mis on vajalik DO suurendamiseks 1 mg / L, puhastusjaamas, mille keskmine vooluhulk on 5 MGD, on umbes 17 gpd-50%. Tegelikkuses võib see nõue olla suurem hapniku omastamise ebatõhususe ja oksüdeeruvate ühenditega tekkivate kõrvalreaktsioonide tõttu.

Märkus. Vesinikperoksiidiga töödeldud reovee BHT või KHT mõõtmisel on oluline enne analüüsi kindlaks määrata vesinikperoksiidi jääkkontsentratsioon (kui see on olemas). Selle põhjuseks on asjaolu, et H2O2 häirib mõlemat analüütilist meetodit. Tavalises BHT-testis vabastavad proovis olevad vesinikperoksiidi jäägid katseperioodi vältel hapnikku, mille tulemuseks on BOD-i väärtus "valesti madal" (1 mg / L H2O2 = 0,5 mg / L DO). Standardse KHT-testi korral reageerib vesinikperoksiidi jääk kaaliumdikromaadi reagendiga, mille tulemuseks on "vale kõrge" KHT väärtus. Vesinikperoksiidi jääkproduktide eemaldamise meetodid enne BHT ja KHT analüüsi või H2O2 jäägi matemaatiline arvestamine on toodud jaotises Analüütiliste meetodite sekkumine.

Viited

• Cole, CA, et al., J.Water Pollut. Contr. Fed. 46: 2579-2592 (1974).

• Cole, CA, et al., J.Water Pollut. Contr. Fed. 45: 829-836 (1973).

• Houtmeyers, J. jt. "Vesinikperoksiid täiendava hapnikuallikana aktiivmudale: mikrobioloogilised uuringud", Euroopa. J. Appi. Mikrobiol. 4: 295-305 (1977).

• Steiner, Norbert jt. "Taimede kogemused vesinikperoksiidi kasutamisel rasvade paremaks flotatsiooniks ja BOD eemaldamiseks", Environ. Edusammud 11 (4): 261–264 (november 1992).

• Perley, William J. jt. "Vesinikperoksiidi kasutamine häirete kontrollimiseks suhkru rafineerimise ja sanitaarreovee töötlemisel", esitletud Californias. Contr. Fed., 64. aastakonf., Sacramento, Californias (9. aprill 1992).