Vandenilio peroksidas (H2O2) daugelį metų buvo naudojamas siekiant sumažinti pramoninių nuotekų BDS ir KDS. Nors BDS ir COD pašalinimo cheminio oksidavimo su vandenilio peroksidu išlaidos paprastai yra didesnės nei fizinėmis ar biologinėmis priemonėmis, vis dėlto yra specifinių situacijų, pateisinančių vandenilio peroksido naudojimą. Tai apima: nuotekų, kuriose yra nuo vidutinio iki aukšto junginių, kurie yra toksiški, slopinantys ar atimantys biologinį apdorojimą, nevirškinimą (pvz., Pesticidai, plastifikatoriai, dervos, aušinimo skysčiai ir dažikliai);
Prieš išleidžiant į valdomą valymo įrenginį (POTW), atliekamas didelio stiprumo / mažo srauto nuotekų pirminis apdorojimas, kai biologinis valymas gali būti nepraktiškas;
Geresnis įsiterpusių organinių medžiagų atskyrimas flotuojant ir nusodinant; ir
Tiekimas papildomu ištirpintu deguonimi (DO), kai biologinio valymo sistemos patiria laikiną perkrovą ar įrangos gedimą.
Kaip parodyta šiuose pavyzdžiuose, H2O2 gali būti naudojamas kaip atskiras gydymas arba kaip esamų fizinių ar biologinių gydymo procesų sustiprinimas, atsižvelgiant į situaciją.
H2O2 taikymo ir mechanizmų aptarimas
Tiesioginė cheminė oksidacija naudojant vandenilio peroksidą
Vandenilio peroksidas gali būti naudojamas atskirai arba kartu su katalizatoriais, tokiais kaip geležis (Fe2 + arba Fe3 +), UV šviesa, ozonas (O3) ir šarmai, kad oksiduotų BDS / COD prisidedančius junginius nuotekose. Reikalingas oksidacijos tipas priklauso nuo esamo BDS / COD tipo. Šis santykis pateiktas paveikslėlyje žemiau.
| Oksidantų sistema | Cheminio deguonies poreikis | ||
|---|---|---|---|
| A tipas (Sulfidas, tiosulfatas, sulfitas) | B tipas (Fenoliai, cianidai, aminai) | C tipas (BTEX, TOCl, parafinai) | |
| A tipas | |||
| H2O2 | X | ||
| B tipas | |||
| H2O2 / OH- | X | X | |
| H2O2 / M + | X | X | |
| H2O2 / H + | X | X | |
| C tipas | |||
| H2O2 / Fe | X | X | X |
| H2O2 / O3 | X | X | X |
| H2O2 / UV | X | X | X |
Pastaba: ar oksidantų sistema suardys specifinį teršalą (ty turės įtakos jo CDS), priklausys nuo oksidatoriaus sistemos ir teršalo. A tipo oksidatoriai reaguoja tik su A tipo teršalais; kadangi C tipo oksidatoriai, būdami reaktyvesni, reaguoja su dauguma kitų teršalų. Tačiau C tipo oksidatoriai paprastai reaguoja su A tipo teršalais. Jei didelę dalį BDS ir COD sudaro neorganiniai redukuotos sieros junginiai, tokie kaip sulfidai, sulfidai arba tiosulfatas, tada paprastai naudojamas tik vandenilio peroksidas. Atsižvelgiant į nuotekų pH, šių junginių oksidacija H2O2 suteikia sulfato arba koloidinės sieros, kurios neprisideda prie BDS ir CDS. Jei pagrindiniai BDS ir COD veikėjai yra ištirpintos organinės medžiagos, tada reikalinga reaktyvesnė oksidacijos sistema. Vidutinį vandenilio peroksido aktyvavimą galima pasiekti: 1) šarmais (sukuriant perhidroksilo joną, OOH- - aktyvųjį agentą peroksido balinimo sistemose); 2) tam tikri pereinamieji metalai (pvz., Volframatas, vanadatas, molibdatas), kurie in situ sudaro reaktyvius peroksometalinius kompleksus; ir 3) tam tikros mineralinės rūgštys (pvz., sieros rūgštis), kurios ex-situ sudaro reaktyvius peroksirūgšties darinius, tokius kaip peroksimemonosierio rūgštis (Caro rūgštis). Atsparesnėms organinėms medžiagoms, tokioms kaip chlorinti tirpikliai, reikalingos ypač reaktyvios laisvųjų radikalų sistemos (vadinamos pažangiaisiais oksidacijos procesais). Apibendrinta reakcija naudojant Fentono reagentą BDS ir COD sumažinimui gali būti išreikšta taip:
| Su Fe + 2 | |
|---|---|
| 1 žingsnis: | BOD / COD + H2O2 ---> iš dalies oksiduotos rūšys |
| Su Fe + 2 | |
| 2 žingsnis: | iš dalies oksiduotos rūšys + H2O2 ---> CO2 + H2O + neorganinės druskos |
Oksidacijos laipsnis (taigi ir tiesioginis BDS / COD sumažėjimo laipsnis) paprastai priklauso nuo naudojamo vandenilio peroksido kiekio. Teorinis vandenilio peroksido poreikis yra apie 2,1 svaro (kaip 100%) vienam lb-BDS ir oksiduotam COD. Tačiau daugeliu atvejų visiškai nereikia organinių junginių suskaidyti į anglies dioksidą ir vandenį. Dalinė oksidacija į tarpinius junginius sumažina cheminių medžiagų sunaudojimą ir dažnai sumažina BDS ir CDS bei toksiškumą. 
Geresnis fizinis BDS ir COD atskyrimas vandenilio peroksidu
Didesnis fizinis BDS ir COD atskyrimas vandenilio peroksidu gali būti du būdai. Pirmuoju atveju, dalinis organinių teršalų oksidavimas sukelia daugiau polinių (įkrautų) medžiagų, kurias lengviau adsorbuoti ant koaguliantų ir flokuliantų. Kaip parodyta toliau pateiktame pavyzdyje, tai leidžia BOD ir COD pašalinti efektyviau, naudojant mažesnes nei stechiometrines vandenilio peroksido dozes. Antruoju atveju padidintą riebalų, aliejų ir riebalų (FOG) fizinį atskyrimą (flotaciją) suteikia H2O2. Tai įvyksta natūraliai suskaidžius vandenilio peroksidą į deguonį ir vandenį, ty vandenilio peroksidas nuotekas prisotina deguonimi, todėl susidaro tolygiai pasiskirstę mikroburbulai, kurie šalina FOG komponentus, kylant į vandens paviršių. Kai kuriais atvejais tai gali padidinti BDS pašalinimą iš ištirpusio oro flotacijos elementų nuo 50% iki 90-95%. Įprastos dozės yra 25–100 mg / l H2O2, kurių sąnaudas dažnai galima kompensuoti sutaupant naudojant koaguliantus - paprastai vis dar reikia polioelektrolitų polimero. 
Vandenilio peroksidas (H2O2) kaip papildomas deguonies šaltinis
Aerobinio biologinio apdorojimo procesų BDS pašalinimo efektyvumas priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant (bet tuo neapsiribojant): įtekančią BDS apkrovą, F: M santykį, temperatūrą, maistinių medžiagų kiekį ir ištirpusio deguonies (DO) koncentracijas. Daugelis biologinio valymo įrenginių naudoja vandenilio peroksidą, norėdami papildyti DO lygį, kai aeracijos baseinuose ar lagūnose deguonies kiekis riboja BDS pašalinimą. Šias sąlygas gali sukelti netikėtos įsibrovusios BDS apkrovos; sezoniniai BDS apkrovos pokyčiai (pvz., vaisių ir daržovių perdirbimas); ir karštas oras - dėl to sumažėja deguonies perdavimo efektyvumas mechaninės aeracijos įrangos dėka (ty, tirpimas O2 mažėja didėjant temperatūrai). Šios sąlygos gali būti kartu su gijų pluoštu (žr. „Komunalinių nuotekų panaudojimas: gijų pluošto kontrolė“). Kai vandenilio peroksidas naudojamas papildyti DO, jis dozuojamas tiesiai į biologinio valymo sistemos aeracijos baseiną, kad būtų neatidėliotinas šaltinis. Daryk. Vandenilio peroksido pavertimas DO aktyvinto dumblo mišinyje yra vyksta pagal šią reakciją:
| (Katalazės fermentas) |
|---|
| 2 H2O2 ---> O2 + 2 H2O |
Teorinis vandenilio peroksido poreikis: fermento fermento fermento fermento fermento fermento fermento fermento fermento DOCatalazės fermentas yra 0,48 svaro H2O2 (100%). DOCatalazės fermentas yra natūralus skilimo katalizatorius. Jis yra visuose aktyvuoto dumblo mišiniuose, kuriuos gamina dauguma aerobinių organizmų. Kadangi šis fermentinis vandenilio peroksido skaidymasis vyksta labai greitai, vandenilio peroksido tiekiamas deguonis yra iškart prieinamas absorbuoti aerobiniams organizmams. Aukščiau pateikta reakcija rodo, kad dvi dalys vandenilio peroksido duos vieną DO dalį. Todėl vandenilio peroksido, reikalingo deguoniui prisotinti nuotekas, kiekis yra stebėtinai mažas. Pavyzdžiui, teorinis vandenilio peroksido kiekis, reikalingas DO padidinimui 1 mg / l valymo įrenginyje, kurio vidutinis srautas yra 5 MGD, yra apie 17 gpd-50%. Realioje praktikoje šis reikalavimas gali būti didesnis dėl deguonies pasisavinimo neveiksmingumo ir šalutinių reakcijų su oksiduojamaisiais junginiais.
Pastaba: matuojant vandenilio peroksidu apdorotų nuotekų BDS ar KDS, prieš analizę svarbu nustatyti likutinę vandenilio peroksido koncentraciją (jei tokia yra). Taip yra todėl, kad H2O2 trikdys abu šiuos analizės metodus. Atliekant standartinį BDS testą, bandinyje likęs vandenilio peroksido kiekis bandymo metu išlaisvins deguonį, todėl BDS vertė bus „klaidingai maža“ (1 mg / L H2O2 = 0,5 mg / L DO). Atliekant standartinį COD testą, likęs vandenilio peroksidas reaguos su kalio dichromato reagentu, gaudamas „klaidingai aukštą“ COD vertę. Apie metodus, kaip pašalinti likutinį vandenilio peroksidą prieš atliekant BDS ir COD analizę arba kaip matematiškai apskaičiuoti likusį H2O2, žr. „Analitinių metodų trukdžiai“.
Nuorodos
Cole, CA ir kt., J.Water Pollut. Contr. Fed. 46: 2579-2592 (1974).
Cole, CA ir kt., J.Water Pollut. Contr. Fed. 45: 829-836 (1973).
Houtmeyers, J. et.al. "Vandenilio peroksidas kaip papildomas deguonies šaltinis aktyvuotajam dumblui: mikrobiologiniai tyrimai", europietis. J. Appl. Mikrobiolis. 4: 295-305 (1977).
Steineris, Norbertas ir kt. „Augalų patirtis, naudojant vandenilio peroksidą padidintam riebalų plitimui ir BDS pašalinimui“, Environ. Pažanga 11 (4): 261–264 (1992 m. Lapkritis).
Perley, William J. ir kt. „Vandenilio peroksido panaudojimas nuosmukių kontrolei valant kombinuotą cukraus rafinavimą ir sanitarines nuotekas“, pristatytas Kalifornijoje. Contr. Fed., 64-asis metinis konf., Sakramentas, Kalifornija (1992 m. Balandžio 9 d.).
