Термические методы очистки сточных вод

На химических предприятиях образуются сточные воды, содержащие различные минеральные соли (кальция, магния, натрия и др.), а также органические вещества. Такие воды могут быть обезврежены термическими методами:

1) Концентрированием сточных вод с последующим выделением растворенных веществ.

2) Окислением органических веществ в присутствии катализатора при атмосферном и повышенном давлении.

3) Жидкофазным окислением органических веществ.

4) Огневым обезвреживанием.

Установки термического обезвреживания сточных вод должны соответствовать следующим основным требованиям:

1) Обеспечивать снижение концентрации вредных веществ в очищаемой воде до значений, меньших ПДК.

2) Иметь незначительную чувствительность к составу стоков.

3) Обеспечивать надежность и экономичность в работе.

4) Иметь высокую производительность.

Выбор метода очистки зависит от состава, концентрации и объема сточных вод, их коррозионной активности и необходимой степени очистки.

Концентрирование сточных вод. Этот метод в основном используют для обезвреживания минеральных сточных вод. Он позволяет выделять из стоков соли с получением условно чистой воды, пригодной для оборотного водоснабжения. Процесс разделения минеральных веществ и воды может быть проведен в две стадии (рис. 53): стадия концентрирования и стадия выделения сухих веществ. Во многих случаях вторая стадия заменяется захоронением концентрированных растворов. Концентрированные сточные воды можно непосредственно направлять на выделение сухого продукта, например в распылительную сушилку.

Концентрирование сточных вод может быть проведено в испарительных, вымораживающих и кристаллогидратных установках непрерывного и периодического действия.

Рис. 53. Виды и стадии разделения минеральных веществ: 1 – концентрирование; 2 - выделение сухих веществ.

Испарительные установки.В промышленности наиболее распространены выпарные установки концентрирования растворов. Для этой цели используют одноступенчатые и многоступенчатые выпарные установки с выпарными аппаратами различной конструкции. Выпарные установки состоят из основных элементов - выпарных аппаратов (испарителей) и вспомогательного оборудования - конденсаторов, самоиспарителей, теплообменников, насосов и др.

Установки вымораживания. Процесс вымораживания заключается в том, что при температуре ниже температуры замерзания чистая вода образует кристаллы пресного льда, а рассол с растворенными в нем солями размещается в ячейках между этими кристаллами. Температура замерзания рассола всегда ниже температуры замерзания чистой воды и зависит от концентрации растворенных солей.

Если снижение температуры в процессе замораживания идет медленно, то образуются сравнительно крупные игольчатые кристаллы со значительно меньшим включением рассола, что при оттаивании обусловливает получение менее минерализованной воды. При быстром проведении процесса образуются меньшие кристаллы, лед имеет губчатую структуру. Это затрудняет отделение межкристаллитного рассола, и при оттаивании получаемая пресная вода отличается повышенным содержанием солей. Исходя из этого, процесс вымораживания проводят при режимах медленного переохлаждения.

Кристаллогидратные установки. Процесс состоит в концентрировании сточной воды с применением гидратообра-зующего агента М (пропан, хлор, хладоны. диоксид углерода и др.) и образовании кристаллогидратов, имеющих формулу М × nН₂О. При переходе молекул воды в кристаллогидраты концентрация растворенных веществ в воде повышается. При плавлении кристаллов образуется вода, из которой выделяются пары гидратообразуюшего агента. Процесс гидратообразования может проходить при температуре ниже и выше температуры окружающей среды. В первом случае необходимо применение холодильных установок, во втором - нет.

Выделение веществ из концентрированных растворов. Дня выделения веществ из концентрированных растворов используют методы кристаллизации и сушки.

Кристаллизация. Вещества, растворимость которых существенно возрастаст с повышением температуры (положительная растворимость), кристаллизуют при охлаждении их насыщенных растворов – это политермическая, или изогидрическая кристаллизация, идущая при неизменном содержании воды в системе. Если с ростом температуры растворимость веществ уменьшается, то кристаллизацию проводят при нагревании раствора. Вещества, мало изменяющие растворимость при изменении температуры, кристаллизуют путем испарения воды при постоянной температуре - изотермическая кристаллизация.

Положительной растворимостью обладают, например, растворы MgCl₂, MgSO₄, NaCl; отрицательной - растворы CaSO₄, CaSiO₃ и др.

Кристаллизацию соли можно также проводить введением в концентрированный раствор веществ, уменьшающих ее растворимость. Это вещества, содержащие одинаковый ион с данной солью или связывающие воду. Кристаллизацию такого типа называют высаливанием.

Сушка.Для выделения из сточных вод сухого продукта могут быть использованы распылительные сушилки. В таких сушилках суспензию или коллоидный раствор разбрызгивают в виде капель размером 10 - 50 мкм, которые попадают в объем сушилки с потоком горячего воздуха или топочных газов. В сушильной камере линейная скорость этого потока должна быть меньше скорости осаждения частиц высушенного материала и равна
0,2 – 0,5 м/с. Поверхность соприкосновения капель материала с воздухом достигает 300000 м² на 1 м³ материала. В этих условиях скорость сушки значительно увеличивается, а ее продолжительность снижается до сотых долей секунды. Для отделения высушенного материала от газового потока используют циклоны, рукавные фильтры, скрубберы, электрофильтры. Дтя распыления сточных вод в сушилке применяют центробежные, пневматические или механические распылители.

Сушка распылением представляет собой совокупность следующих процессов: диспергирование материала, движение диспергированного материала и сушильного агента и тепломассообмен между ними, перенос теплоты и массы высушиваемых частиц.

Схема сушильной установки показана на рис. 54. Начальная температура газов зависит от свойств материала и колеблется в пределах
70 - 1000 °С. На выходе из сушилки она составляет 50 - 120 °С.

Рис. 54. Схема распылительной сушильной установки: 1 - топка; 2- сушильная камера, 3 –распылитель; 4 -насос, 5 -емкость, 6- циклон; 7 – вентилятор; 8 - рукавный фильтр

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: