Способ очистки сырой воды, содержащей трудноразлагаемое вещество

Способ очистки сырой воды, содержащей трудноразлагаемое вещество

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу очистки сырой воды, содержащей трудноразлагаемые вещества, такие как диоксины и другие вещества, оказывающие разрушающее действие на эндокринную систему.

В 1999 г. в Японии был законодательно принят специальный комплекс мер по ограничению выброса диоксинов, в котором была установлена норма выброса диоксинов - не выше 10 пг ТЭ/л (пикограммов эквивалентов токсичности). Однако в ряде случаев стоки мусоросжигательных заводов, промышленные стоки некоторых установок, сбросные воды мелиоративных систем и т.п. имеют высокую концентрацию диоксинов, существенно превышающую эту норму, поэтому существует потребность в разработке способов очистки для снижения концентрации или удаления диоксинов.

Кроме диоксинов к трудноразлагаемым веществам также относятся вещества, разрушающие эндокринную систему (так называемые экологические разрушители эндокринной системы или химические разрушители эндокринной системы), такие как бисфенолы, а также различные органические соединения хлора типа трихлорэтана и т.п., и по их выбросам также были приняты специальные нормативы. Как и в случае с диоксинами, существует большая потребность в разработке способов очистки, направленных на уменьшение количества или полное удаление таких веществ.

Известен способ отделения и удаления трудноразлагаемых веществ, например диоксинов, из сбросной (отходящей) воды, содержащей эти трудноразлагаемые вещества (загрязненной воды), в котором для химического разложения диоксинов сбросную воду непосредственно подвергают химическому разложению диоксинов озоном, фоторазрушением или пероксидом водорода, разложению микроорганизмами или разделению/удалению с помощью адсорбента или флокулянта. Однако эти методы отделения и удаления неэффективны и требуют больших капиталовложений в оборудование, поскольку необходимо непосредственно обрабатывать жидкость, содержащую эти трудноразлагаемые вещества в очень малой концентрации. Кроме того, когда сбросная вода имеет высокий уровень загрязнений, в некоторых случаях невозможно удовлетворить установленную норму выбросов, поэтому нельзя считать эти методы подходящими.

Известен способ обезвреживания трудноразлагаемых органических соединений, например, для удаления диоксинов, в котором диоксины подвергают химическому разложению озоном, фоторазрушением и пероксидом водорода, разложению микроорганизмами или разделению/удалению с помощью адсорбента или флокулянта. При этом применяют обработку, при которой к диоксинам добавляют окислитель для их химического разложения в целях обезвреживания, так как эта операция очистки является простой. Кроме того, что касается окислителя для химического разложения диоксинов, известен, например, способ с использованием персульфата (например, JP-А-2003-93999 и JP-А-2003-285043).

С другой стороны, известен способ обработки сточных вод, в котором загрязненную воду подвергают отстойной очистке, фильтруют ее через сетку со средним диаметром пор 10-100 мкм, обрабатывают фильтрат ультрафиолетовым светом в присутствии фотокатализатора для осуществления каталитического крекинга и очищают с помощью ультрафильтрационной мембраны (например, JP-А-2003-144857).

Также известен способ очистки, в котором сбросную воду очищают методом разделения с применением обратноосмотической мембраны (ОО-мембраны), и концентрированную жидкость подают на стадию окисления для ее химического разложения активным кислородом (например, JP-А-Н11-347591 и JP-А-2000-354894).

Кроме того, известны такие методы предотвращения сброса трудноразлагаемых веществ, как физические методы, химические методы и биологические методы. Физические методы включают в себя адсорбционные методы, среди которых известен способ адсорбции, в котором активированный уголь вводят в воду (см., например, "Countermeasure technique against dioxins", под редакцией Naomichi HIRAYAMA, CMC, pages 197-205 (1998)), и способ, в котором активированный уголь вводят в отходящий газ. Однако в этом случае активированный уголь, адсорбировавший трудноразлагаемое вещество, держит его внутри себя, и поэтому уголь в таком виде нельзя удалять в отходы.

Активированный уголь, использованный для адсорбции, уничтожают методом сжигания, термического разложения или захоронения. Однако при таком способе существует риск выброса адсорбата вместе с отходящим газом, что вызывает вторичное загрязнение, или просачивания из регенерированной земли, вызывающего повторное загрязнение. Поэтому существует потребность в безопасном и экономичном методе очистки.

Известны такие методы разложения трудноразлагаемого вещества в сбросной воде, почве или осадке, содержащем трудноразлагаемое вещество, как термическое разложение, химическое разложение с применением щелочи, метод с использованием жидкости в сверхкритическом состоянии, метод с использованием комбинации озона, пероксида, такого как пероксид водорода или гидрохлорид с ультрафиолетовым светом. Кроме того, изучаются биологические методы с применением грибов белой гнили или ферментов, продуцируемых микроорганизмами.

Каждый из этих способов имеет собственные отличительные особенности, некоторые из них легко применимы, а другие сложны в применении, в зависимости от состояния присутствующего трудноразлагаемого вещества. Например, способ термического разложения и разложения с применением сверхкритической воды требуют дорогого оборудования и энергии, и существует множество случаев, при которых их невозможно использовать с экономической точки зрения. Кроме того, способ с применением комбинации озона или пероксида водорода с ультрафиолетовым светом невозможно использовать для суспензии, которая неспособна легко пропускать ультрафиолетовый свет, или твердого вещества, такого как почва или осадок. Поэтому сбросную воду, содержащую взвешенное вещество или плавающее вещество, можно очищать только после удаления такого вещества путем фильтрации или отстаивания для его отделения. При этом трудноразлагаемое вещество, адсорбированное на взвешенном веществе, необходимо обезвреживать отдельно.

Известны такие способы очистки сбросной воды, как способ химического разложения с применением комбинации пероксида водорода с солью железа и способ химического разложения с использованием персульфата или перманганата.

Например, в JP-А-2000-189945 описан способ очистки, позволяющий удалять химическое вещество, разрушающее эндокринную систему, с помощью простого устройства и в течение короткого периода времени, так что его концентрация уменьшается до низкого уровня. В этом способе химическое вещество, разрушающее эндокринную систему, адсорбируют в воде на активированном угле или т.п., затем его концентрируют путем десорбции и полученную концентрированную жидкость приводят в контакт с пероксидом, таким как персульфат и т.п., для осуществления разложения. Обычной проблемой, связанной с вредными веществами, разрушающими эндокринную систему, является то, что с усложнением их обработки возрастает вероятность повторного загрязнения организма человека или окружающей среды.

Поэтому, если бы можно было разлагать трудноразлагаемое вещество, адсорбированное на твердом веществе, без его элюирования, то эта операция была бы очень простой и позволила бы исключить риск повторного загрязнения организма человека или окружающей среды. Кроме того, это обеспечило бы множество преимуществ, а именно: адсорбент, использованный для отделения трудноразлагаемого вещества путем разложения, можно было бы использовать повторно; обработанное вещество можно было бы транспортировать, и этот способ можно было бы применять для твердых загрязнителей почвы или осадка; следовательно, существует потребность в разработке соответствующей методики.

Далее будет подробно описана очистка сбросной воды, содержащей трудноразлагаемое вещество.

Источником образования сбросной воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, может быть установка для хлорного отбеливания в целлюлозно-бумажной промышленности, установка для разложения утилизированных ПХБ (полихлорированных бифенилов) или веществ, образовавшихся при обработке ПХБ, оборудование для промывки материалов, загрязненных ПХБ или образовавшихся при обработке ПХБ, газоочистительное оборудование плавильной печи и т.п. для производства алюминия или его сплавов, оборудование мокрых пылеуловителей, канализационные колодцы, сбрасывающие сточную воду, и т.п.

Кроме того, Агентство по охране окружающей среды внесло изменения в нормы по загрязнителям водной среды и дополнило перечень опасных для окружающей среды веществ, содержавший до этого тяжелые металлы в качестве основных веществ, органическими соединениями, такими как трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, ПХБ и т.п.

Известен способ, который обеспечивает максимально возможное удаление трудноразлагаемого вещества из обрабатываемой воды, содержащей это трудноразлагаемое вещество, с помощью фильтрующего устройства, метода мембранного разделения и т.п. и разложения трудноразлагаемого вещества в очищаемой воде (например, см. JP-А-Н11-99395).

Для очистки содержащей трудноразлагаемое вещество сбросной воды описанным способом фильтрационную очистку, биологическую очистку и т.п. выполняют как предварительную очистку, а очистку озоном, ультрафиолетовым облучением, каталитическую очистку или очистку активированным углем выполняют как последующую очистку. Поэтому для такого разложения и удаления требуются большие трудозатраты и большое количество материалов.

Кроме того, если взять для примера очистку ультрафиолетовым облучением, то этот способ можно применять только в реакционной системе, которая может пропускать ультрафиолетовый свет, однако его невозможно применить для жидкости, содержащей твердое вещество, и твердого вещества. Также трудноразлагаемое вещество, удаленное путем предварительной очистки, необходимо отдельно обезвредить, чтобы предотвратить вторичное загрязнение.

Поэтому существует большая потребность в разработке способа эффективного разложения таких трудноразлагаемых веществ в закрытой системе, исключающего повторное загрязнение организма человека и окружающей среды.

При химическом разложении трудноразлагаемого органического соединения путем добавления персульфата, описанном в приведенных выше JP-А-2003-93999 и JP-А-2003-285043, эффективность разложения трудноразлагаемого органического соединения низкая, и поэтому очень сложно произвести очистку от соединения, имеющего высокую концентрацию. С другой стороны, существуют случаи, когда такое органическое соединение, имеющее высокую концентрацию, обрабатывают персульфатом, к которому добавлена соль металла, такая как соль рутения. Однако такая соль металла очень дорогая, и ее использование неэкономично.

При применении способа, описанного в JP-А-2003-144857, для очистки сбросной воды, содержащей небольшое количество твердого вещества в разложившемся веществе, слой, который должен был бы образоваться в результате осаждения твердого вещества в виде разложившегося вещества, не образуется на металлической сетке, и содержащее диоксин твердое вещество, или мелкие частицы разложившегося вещества, или растворенный диоксин проходят через металлическую сетку, что делает очистку иногда недостаточной.

При применении способа, описанного в JP-А-Н11-347591 и JP-А-2000-354894, если в загрязненной воде присутствует свободный хлор, необходимо добавлять избыточное количество восстановителя, такого как бисульфит или т.п., чтобы нейтрализовать свободный хлор. Этот бисульфит или т.п. препятствует химическому разложению, поэтому нельзя считать такой метод эффективным средством для отделения и удаления трудноразлагаемого вещества.

Целью настоящего изобретения является создание способа очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, предназначенного для концентрирования и обезвреживания трудноразлагаемых веществ, таких как диоксины, содержащихся в загрязненной воде (очищаемой сырой воде), такой как стоки мусоросжигательных заводов, промышленные сточные воды определенного оборудования, сбросные воды некоторых мелиоративных систем и т.п., причем этот способ должен быть применимым для воды, содержащей восстановитель, такой как бисульфит, который нейтрализует свободный хлор и должен обеспечивать эффективное и экономичное обезвреживание трудноразлагаемого вещества независимо от его свойств.

При этом целью настоящего изобретения является создание способа эффективного разложения трудноразлагаемого вещества, адсорбированного на твердом веществе, как оно есть, без выполнения процедур десорбции, и способа регенерации адсорбента, использованного для отделения трудноразлагаемого вещества путем адсорбции.

Второй задачей изобретения является создание способа очистки сбросной воды, в котором трудноразлагаемое вещество отделяют от сбросной воды, содержащей вредное трудноразлагаемое вещество, путем осаждения, и в котором трудноразлагаемое вещество эффективно разлагается в твердом состоянии, что позволяет реализовать закрытую систему.

Третьей задачей изобретения является создание надежной системы для очистки сбросной воды, объединяющей различные стадии отделения и разложения, которая могла бы надежно удовлетворять установленным нормам выбросов даже при изменении концентрации трудноразлагаемого вещества в сбросной воде.

Краткое изложение сущности изобретения

Для решения перечисленных выше задач авторы провели широкие исследования и обнаружили, что можно уменьшить концентрацию трудноразлагаемых веществ, таких как диоксины, в сбросной воде или отходах до низкого уровня, объединив метод концентрирования на основе мембранного отделения, метод химического разложения и/или метод фоторазрушения.

Кроме того, было обнаружено, что при объединении очистки с использованием обратноосмотической мембраны (ОО-мембраны) или нанофильтрационной мембраны (НФ-мембраны), с помощью которой можно концентрировать соль, и очистки с помощью ультрафильтрационной мембраны (УФ-мембраны), которая пропускает соль, можно остановить рост осмотического давления, вызванный концентрированием в течение технологического процесса солей, содержащихся в грязной воде и т.п., и подавить снижение фильтровальной способности.

Также было обнаружено, что использование в качестве адсорбента диоксида титана, имеющего высокую адсорбционную способность, может повысить эффективность химического разложения, и поскольку диоксид титана действует как фотокатализатор и поэтому применяется в качестве катализатора для фоторазрушения, можно также применять фоторазрушение в комбинации, что позволит создать более надежную систему для очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество. Эти выводы были положены в основу настоящего изобретения.

Таким образом, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложены следующие способы очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество.

1. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, включающий стадии, на которых

(В) добавляют адсорбент в воду, содержащую трудноразлагаемое вещество (очищаемую сырую воду), чтобы вызвать адсорбцию трудноразлагаемого вещества на адсорбенте (стадия адсорбционной очистки);

(С) отделяют жидкость, прошедшую через фильтрационную мембрану, для концентрирования адсорбента, адсорбировавшего трудноразлагаемое вещество, (стадия очистки мембранной фильтрацией) и

(D) осуществляют химическое разложение трудноразлагаемого вещества, адсорбированного на концентрированном адсорбенте, с применением пероксида без операции десорбции из адсорбента (стадия химического разложения).

2. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.1, выше, в котором на стадии (D) применяют пероксид в количестве, по меньшей мере в 100 раз превосходящем в молярном отношении количество трудноразлагаемого вещества.

3. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.1 или 2, выше, который дополнительно включает стадию (А) отделения от воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, жидкости, прошедшей через обратноосмотическую мембрану (ОО-мембрану) или нанофильтрационную мембрану (НФ-мембрану), для концентрирования трудноразлагаемого вещества (стадия концентрационной очистки).

4. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.1, выше, который дополнительно включает стадию (Е) нейтрализации хлора в воде, содержащей трудноразлагаемое вещество (стадия нейтрализации хлора).

5. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.1, выше, который дополнительно включает стадию (F) выполнения облучения ультрафиолетовым светом для разложения трудноразлагаемого вещества (стадия фоторазрушения).

6. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.1, выше, который дополнительно включает стадию (G) осуществления обратной промывки фильтрационной мембраны, использованной на стадии (С), для удаления адсорбента, адсорбировавшего трудноразлагаемое вещество, из фильтрационной мембраны (стадия обратной промывки).

7. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.1, выше, который дополнительно включает стадию (Н) добавления флокулянта в воду, содержащую адсорбент, адсорбировавший трудноразлагаемое вещество, для флокуляции и отделения адсорбента, адсорбировавшего трудноразлагаемое вещество (стадия флокуляционного разделения).

8. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.1, выше, в котором адсорбент, добавляемый на стадии (В), является одним неорганическим адсорбентом, или двумя или более неорганическими адсорбентами, выбранными из группы, состоящей из диоксида титана, цеолита, кислой глины, активированной глины, диатомита, оксида металла, металлического порошка, активированного угля и углеродной сажи.

9. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.8, выше, в котором в качестве адсорбента, добавляемого на этапе (В), используют диоксид титана.

10. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.1, выше, в котором фильтрационную мембрану для использования на стадии (С) выбирают из группы, состоящей из ультрафильтрационной мембраны (УФ-мембраны), нанофильтрационной мембраны (НФ-мембраны), микрофильтрационной мембраны (МФ-мембраны) и обратноосмотической мембраны (ОО-мембраны).

11. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.1, выше, в котором в качестве пероксида, применяемого на стадии (D), используют персульфат.

12. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.1, выше, в котором по меньшей мере часть трудноразлагаемого вещества, сконцентрированного на стадии (А), и/или адсорбент, адсорбировавший трудноразлагаемое вещество на стадии (С), возвращают в воду, содержащую трудноразлагаемое вещество (очищаемую сырую воду), или на стадию, предшествующую стадии (А) или стадии (С).

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложены устройства для очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, предназначенные для реализации описанных выше вариантов согласно первому аспекту изобретения.

13. Устройство для очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, содержащее

секцию добавления адсорбента, предназначенную для добавления адсорбента в воду, содержащую трудноразлагаемое вещество (очищаемую сырую воду);

секцию мембранной фильтрации, предназначенную для отделения жидкости, прошедшей через фильтрационную мембрану, чтобы сконцентрировать адсорбент, адсорбировавший трудноразлагаемое вещество, и

секцию очистки химическим разложением, предназначенную для окислительного разложения трудноразлагаемого вещества, адсорбированного на адсорбенте, с применением пероксида.

14. Устройство для очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, содержащее

секцию введения восстановителя, предназначенную для введения восстановителя в воду, содержащую трудноразлагаемое вещество (очищаемую сырую воду), для нейтрализации хлора в воде;

секцию очистки мембранным концентрированием, предназначенную для отделения от воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, жидкости, прошедшей через обратноосмотическую мембрану (ОО-мембрану) или нанофильтрационную мембрану (НФ-мембрану), чтобы сконцентрировать трудноразлагаемое вещество;

секцию добавления адсорбента, предназначенную для добавления адсорбента в концентрированное трудноразлагаемое вещество, чтобы вызвать адсорбцию трудноразлагаемого вещества адсорбентом;

секцию очистки мембранной фильтрацией, предназначенную для отделения жидкости, прошедшей через фильтрационную мембрану, чтобы сконцентрировать адсорбент, адсорбировавший трудноразлагаемое вещество;

секцию добавления флокулянта, предназначенную для добавления флокулянта в воду, содержащую адсорбент, адсорбировавший трудноразлагаемое вещество, чтобы осуществить флокуляцию адсорбента, адсорбировавшего трудноразлагаемое вещество;

секцию разделения твердого вещества и жидкости, предназначенную для отделения адсорбента, адсорбировавшего трудноразлагаемое вещество и флокулированного флокулянтом, и

секцию очистки химическим разложением, предназначенную для окислительного разложения трудноразлагаемого вещества, адсорбированного на отделенном адсорбенте, с применением пероксида.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложены следующие способы концентрирования воды, содержащей трудноразлагаемое вещество.

15. Способ концентрирования трудноразлагаемого вещества в воде, содержащей трудноразлагаемое вещество, включающий стадии, на которых:

(В) добавляют адсорбент в воду, содержащую трудноразлагаемое вещество (очищаемую сырую воду), для выполнения адсорбции трудноразлагаемого вещества на адсорбенте (стадия адсорбционной очистки) и

(С) отделяют жидкость, прошедшую через фильтрационную мембрану, для концентрирования адсорбента, адсорбировавшего трудноразлагаемое вещество, (стадия очистки мембранной фильтрацией).

16. Способ концентрирования трудноразлагаемого вещества в воде, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.15, выше, который дополнительно включает стадию

(А) отделения от воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, жидкости, прошедшей через обратноосмотическую мембрану (ОО-мембрану) или нанофильтрационную мембрану (НФ-мембрану), для концентрирования трудноразлагаемого вещества (стадия обработки мембранным концентрированием).

17. Способ концентрирования трудноразлагаемого вещества в воде, содержащей трудноразлагаемое вещество, по п.16, выше, в котором по меньшей мере часть трудноразлагаемого вещества, сконцентрированного на стадии (А), возвращают в воду, содержащую трудноразлагаемое вещество (очищаемую сырую воду).

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложен способ очистки воды, концентрированной согласно третьему аспекту изобретения.

18. Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, включающий облучение светом трудноразлагаемого вещества, концентрированного способом концентрирования трудноразлагаемого вещества в воде, содержащей трудноразлагаемое вещество, по любому из п.п.15-17, для разложения трудноразлагаемого вещества.

Согласно первому и второму аспектам настоящего изобретения трудноразлагаемые вещества, такие как диоксины и т.п., которые содержатся в воде, можно эффективно разлагать и удалять независимо от их концентрации.

Согласно первому и второму аспектам настоящего изобретения химическое разложение на основе окислителя и фоторазрушение на основе облучения ультрафиолетовым светом объединяют, что позволяет эффективно снизить содержание трудноразлагаемого вещества в воде до низкого уровня и создать очень надежную систему очистки.

Согласно первому и второму аспектам настоящего изобретения описанную выше очистку химическим разложением выполняют в состоянии, при котором трудноразлагаемое вещество адсорбировано на твердом веществе, без выполнения операции десорбции, что позволяет регенерировать адсорбент и использовать его повторно.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения трудноразлагаемое вещество в воде, содержащей трудноразлагаемое вещество, может быть эффективно сконцентрировано.

Согласно первому, второму и четвертому аспектам настоящего изобретения воду, содержащую трудноразлагаемое вещество, можно эффективно и безопасно очищать в закрытой системе, и вся очистка может осуществляться на месте возникновения этой воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, что исключает необходимость транспортировки трудноразлагаемого вещества, которая могла бы привести к загрязнению окружающей среды, и не оказывается никакого воздействия на окружающую среду.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает схематически основные стадии осуществления способа очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, согласно настоящему изобретению;

фиг.2 изображает последовательность операций одного варианта способа очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, согласно настоящему изобретению;

фиг.3 изображает схематически водоочистное устройство для реализации одного варианта способа очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, согласно настоящему изобретению;

фиг.4 изображает один вариант устройства, предусматривающего стадию многократной фильтрации, согласно настоящему изобретению;

фиг.5 изображает другой вариант устройства, предусматривающего стадию многократной фильтрации, согласно настоящему изобретению;

фиг.6 изображает схематически устройство, использованное в примере 1;

фиг.7 изображает схематически устройство, использованное в примере 2;

фиг.8 изображает схематически устройство, использованное в примере 3;

фиг.9 изображает схематически устройство, использованное в примере 4;

фиг.10 изображает схематически устройство, использованное в примере 5;

фиг.11 изображает схематически устройство, использованное в примере 6;

фиг.12 изображает схематически устройство, использованное в примере 7;

фиг.13 изображает схематически устройство, использованное в примерах 8 и 9;

фиг.14 изображает схематически устройство, использованное в примере 10;

фиг.15 изображает схематически устройство, использованное в примере 11;

фиг.16 изображает схематически устройство, использованное в примере 12.

Предпочтительный способ осуществления изобретения

Далее будет более подробно поясняться настоящее изобретение.

Способ очистки воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, согласно первому аспекту изобретения (далее именуемый "предложенный способ") включает стадии, на которых:

(В) добавляют адсорбент в воду, содержащую трудноразлагаемое вещество (очищаемую сырую воду), чтобы вызвать адсорбцию трудноразлагаемого вещества на адсорбенте (стадия адсорбционной очистки);

(С) отделяют жидкость, прошедшую через фильтрационную мембрану, чтобы сконцентрировать адсорбент, адсорбировавший трудноразлагаемое вещество (стадия очистки мембранной фильтрацией) и

(D) осуществляют химическое разложение трудноразлагаемого вещества, адсорбировавшегося на концентрированном адсорбенте, с применением пероксида без операции десорбции из адсорбента (стадия химического разложения).

Предложенный способ представляет собой способ, в котором трудноразлагаемое вещество, содержащееся в воде, концентрируют путем фильтрационной очистки через мембрану и удаляют из воды, и концентрированное трудноразлагаемое вещество обезвреживают методом химического разложения и необязательно методом фоторазрушения.

В контексте настоящего изобретения "концентрирование" трудноразлагаемого вещества или адсорбента, адсорбировавшего трудноразлагаемое вещество, подразумевает повышение концентрации трудноразлагаемого вещества в содержащей его воде или на адсорбенте, адсорбировавшем трудноразлагаемое вещество.

Основные стадии предложенного способа проиллюстрированы на фиг.1.

Примеры трудноразлагаемого вещества, которое можно обезвредить с помощью предложенного способа, включают в себя диоксины, которые являются опасными загрязнителями в почве или осадке, а также другие разрушающие эндокринную систему вещества и канцерогенные вещества и т.п.

Указанные выше диоксины включат в себя, например, галогенированные дибензодиоксины, галогенированные дибензофураны, ПХБ (в частности, копланарные ПХБ, в которых атом хлора замещен в положении, отличном от орто-положения).

Примеры галогенированных дибензодиоксинов включают в себя 2,3,7,8-тетрахлорбензо-п-диоксин, 1,2,3,7,8-пентахлордибензо-п-диоксин, 1,2,3,4,7,8-гексахлордибензо-п-диоксин, 1,2,3,4,6,7,8-гептахлордибензо-п-диоксин и 1,2,3,4,6,7,8,9-октахлордибензо-п-диоксин.

Примеры галогенированных дибензофуранов включают в себя 2,3,7,8-тетрахлордибензофуран, 1,2,3,7,8-пентахлордибензофуран, 1,2,3,4,7,8-гексахлордибензофуран, 1,2,3,4,6,7,8-гептахлордибензофуран и 1,2,3,4,6,7,8,9-октахлордибензофуран.

Примеры ПХБ (в частности, копланарных ПХБ, в которых атом хлора замещен в положении, отличном от орто-положения) включают в себя 3,3',4,4',5-тетрахлорбифенил, 3,3',4,4',5-пентахлорбифенил и 3,3',4,4',5,5'-гексахлорбифенил.

Разрушающие эндокринную систему вещества, кроме диоксинов и канцерогенных веществ, включают в себя алкилфенолы, такие как трет-бутилфенол, нонилфенол и октилфенол, галогенированные фенолы, такие как тетрахлорфенол и пентахлорфенол, бисфенолы, такие как 2,2,-бис(4-гидроксифенил)пропан (бисфенол А) и 1-бис(4-гидроксифенил)циклогексан, полициклические ароматические углеводороды, такие как бензопирен, хризен, бензоантрацен, бензофлуорантен, а также пицен и эфиры фталевой кислоты, такие как дибутилфталат, бутилбензилфталат и ди-2-этилгексилфталат.

Кроме описанных выше диоксинов и ПХБ, методом фоторазрушения или химического разложения согласно предложенному способу можно также удалять трудноразлагаемые органические галогенированные соединения, такие как дихлорпропан, трихлорэтан, трихлорэтилен, тетрахлорэтилен и дихлорэтилен.

Предложенный способ включает в себя стадию (В) адсорбционной очистки, стадию (С) фильтрационной очистки и стадию (D) химического разложения, а также может необязательно включать в себя по меньшей мере одну стадию, выбранную из группы, состоящей из стадии (А) очистки методом мембранной концентрации, стадии (Е) нейтрализации хлора, стадии (I) предварительной фильтрации, стадии (F) фоторазрушения, стадии (G) обратной промывки и стадии (Н) флокуляционного отделения. Каждую из перечисленных стадий можно выполнять один раз, два раза или более. При многократном выполнении одной или двух стадий повышаются надежность предложенного способа и возможность разложения и удаления трудноразлагаемого вещества до более низкого уровня. Каждая стадия будет подробно описана ниже со ссылками на фиг.2

(Е) Стадия нейтрализации хлора

Эта стадия заключается в нейтрализации остаточного хлора в воде, содержащей трудноразлагаемое вещество. Остаточный хлор предпочтительно удаляют предварительно, так как он окисляет обратноосмотическую мембрану, и это может ухудшить ее свойства. Концентрацию хлора измеряют с помощью измерителя концентрации хлора и добавляют соответствующее количество восстановителя.

Восстановитель включает в себя бисульфит натрия, метабисульфит натрия и диоксид серы, причем наиболее предпочтительным из них является бисульфит натрия.

(I) Стадия предварительной фильтрации

Эта стадия заключается в фильтрации воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, например, через предварительный фильтр с порами 10 мкм, чтобы исключить забивание обратноосмотической мембраны инородными частицами, содержащимися в воде.

(А) Стадия очистки мембранным концентрированием

Эта стадия заключается в отделении жидкости, прошедшей через обратноосмотическую мембрану (ОО-мембрану) или нанофильтрационную мембрану (НФ-мембрану), от воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, для концентрирования трудноразлагаемого вещества. Например, поскольку диоксин имеет молекулярную массу 200 или более, его можно изолировать через обратноосмотическую мембрану или нанофильтрационную мембрану на молекулярном уровне. Обратноосмотическая мембрана и нанофильтрационная мембрана не пропускают через себя не только трудноразлагаемое вещество, но также и соль, содержащуюся в воде. Поэтому одновременно концентрируется соль, что повышает осмотическое давление воды, содержащей трудноразлагаемое вещество, и снижается эффективность фильтрации.

Термин "соль" в данном контексте включает все виды солей (неорганические соли щелочных металлов), содержащихся в воде, содержащей трудноразлагаемое вещество, и в основном включает в себя хлорид, метабисульфит или бисульфит натрия и бисульфат натрия. Хлорид натрия образуется при нейтрализации остаточного хлора, и большее количество хлорида натрия содержится в очищаемой воде, содержащей трудноразлагаемое вещество.

Рабочее давление при очистке мембранным концентрированием с использованием обратноосмотической мембраны особенно не ограничивается. Однако при увеличении рабочего давления обычно увеличивается коэффициент удаления трудноразлагаемых веществ, таких как диоксин, поэтому предпочтительно выполнять эту операцию при 1 МПа или выше, более предпочтительно при 1,5 МПа или выше, что выше обычно применяемого давления 0,3 МПа. Кроме того, чтобы обеспечить возможность эксплуатации обратноосмотической мембраны в течение длительного периода времени и предотвратить снижение коэффициента удаления, вызванное концентрацией циркулирующей воды, можно определять отношение концентрированной воды к прошедшей через мембрану воде по потребности в зависимости от свойств сбросной воды. Это отношение, как правило, составляет от 1:99 до 80:20, предпочтительно от 30:70 до 60:40, особенно предпочтительно 50:50.

Материал для выполнения обратноосмотической мембраны (иногда именуемой далее "ОО-мембрана") включает в себя такие материалы из числа полимерных смол, как полиамидный материал (включая сшитый полиамид и ароматические полиамидные материалы), конденсат алифатических аминов, гетероциклические полимеры, ацетат целлюлозы, полиэтиленовый материал, поливиниловый спирт и полиэфирный материал.

Форма обратноосмотической мембраны не имеет специальных ограничений и может быть асимметричной или составной.

Кроме того, мембранный модуль может быть выполнен плоским, половолоконным, спиральным, цилиндрическим, гофрированным и т.п., в зависимости от потребности.

Материал для выполнения нанофильтрационной мембраны (НФ-мембраны) включает в себя материалы из числа полимерных смол, такие как полиамидный материал (включая сшитый полиамид и ароматические полиамидные материалы), конденсат алифатических аминов, гетероциклические полимеры, ацетат целлюлозы, полиэтиленовый материал, поливиниловый спирт и полиэфирный материал.

Форма нанофильтрационной мембраны не имеет специальных ограничений и, подобно обратноосмотической мембране, она может быть асимметричной или составной.

Кроме того, мембранный модуль может быть выполнен плоским, половолоконным, спиральным, цилиндрическим, гофрированным или т.п., в зависимости от потребности.

Хотя удаление соли с помощью обратноосмотической мембраны (коэффициент удаления хлорида натрия) не имеет специальных ограничений, предпочтительно выбирать обратноосмотическую мембрану с селективностью приблизительно 95% или более. Кроме того, при использовании нанофильтрационной мембраны предпочтительно использовать мембрану, имеющую селективность приблизительно 40% или более из расчета удаления соли.

Кроме того, при очистке мембранным концентрированием с помощью описанной выше обратноосмотической мембраны или нанофильтрационной мембраны часть жидкости, которая не прошла через мембрану (концентрированная вода), можно возвратить в содержащую трудноразлагаемое вещество воду, которая еще не подвергалась очистке.

(В) Стадия адсорбционной очистки

Эта стадия заключаетс