48223

ТЕРМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОД

Доклад

Экология и защита окружающей среды

Установки термического обезвреживания минерализованных сточных вод должны соответствовать следующим основным требованиям: I 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. Концентрирование сточных вод Многокорпусные выпарные установки. На практике используют однокорпусные и многокорпусные выпарные установки включающие аппараты с естественной и принудительной циркуляцией. Наибольшее...

Русский

2013-12-08

81.5 KB

25 чел.

ТЕРМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОД

На химических предприятиях образуются сточные воды, содержащие различные соли (кальция, магния, натрия и др.). Для обезвреживания минерализованных сточных вод в настоящее время в основном используют термические методы, которые позволяют выделить из стоков соли с получением условно чистой воды, пригодной для оборотного водоснабжения. Процесс разделения минеральных веществ и воды может быть проведен в две стадии: 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, на в распылительную сушилку.

Получение очищенной (пресной) воды из минерализованных сточных вод возможно вести в испарительных (выпарных или адиабатных), вымораживающих (вакуумных или с холодильным агентом) и кристаллогидратных установках непрерывного или периодического действия. Эти процессы широко используются для опреснения соленых вод. В последнее время их начинают применять и для очистки различных    по составу минерализованных вод.

Установки термического обезвреживания минерализованных сточных вод должны соответствовать следующим основным требованиям: I) 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

Многокорпусные выпарные установки. На практике используют однокорпусные и многокорпусные выпарные установки, включающие, аппараты с естественной и принудительной циркуляцией. Наибольшее распространение имеют 4—5-корпусные установки с расходом тепла по пару 600 кДж на 1 кг влаги.

Отложение солей на поверхности теплообмена приводит к увеличению расхода тепла, уменьшению производительности установки и усложнению ее эксплуатации. Это является препятствием для использования выпарных установок для концентрирования некоторых сточных вод.

Для упаривания сточных вод ряда производств (синтетических смол  и красок.  люминофоров, реактивов и др.) применяют выпарные установки с контактными аппаратами. В них осуществляется непосредственный контакт между теплоносителями и сточной водой. Для нагрева воды могут быть использованы газообразные жидкие и твердые теплоносители.

Установки могут, быть одноступенчатыми и многоступенчатыми . В одноступенчатых установках испарение происходит в аппарате, образующееся  пары уносятся теплоносителем, или в контактном  аппарате происходит лишь нагревание воды, а испарение – в   адиабатной ступени  (рис. П-73). На практике наибольшее распространение получили контактные аппараты: с погружными горелками, барботажные, тарельчатые, насадочные, форсуночные, полочные.

Выпарные установки с гидрофобным теплоносителем. В Этих многоступенчатых установках нагревание и испарение сточных вод

происходит вследствие контакта их с жидким гидрофобным теплоносителем. В них возможно упаривать сточные воды до высоких концентраций, избежать отложения солей на теплообменных поверхностях, уменьшить коррозию оборудования. В качестве теплоносителей можно использовать парафины различных типов, минеральные масла-, силиконы и др.  Гидрофобный    теплоноситель должен быть практически нерастворим в воде, не образовывать эмульсий, не сорбировать растворенные в воде соли, хорошо отделяться от воды, быть термически устойчивым   и иметь высокую теплоемкость.  Предложено  несколько установок  с гидрофобным теплоносителем. Схема одной из них представлена на рис. П-74

Поступающая на концентрирование вода смешивается с рециркулирующнм раствором и направляется в контактный теплообменник, где нагревается гидрофобным теплоносителем. После этого вода поступает в адиабатный испаритель. Концентрированный   раствор   отводится   насосом  8.   Пары,   образующиеся   при испарении,  направляются  в конденсатор  смешения 2, где конденсируются при соприкосновении со струями дистиллята, перекачиваемого из ступени в ступень. Дистиллят, нагретый в ступенях конденсации, поступает в головной подогреватель 4, где дополнительно нагревается теплоносителем. Затем дистиллят подается в контактный теплообменник 5, где отдает тепло гидрофобному теплоносителю. Часть охлажденного дистиллята отводится из установки, а другая часть подается на  нижнюю ступень  испарителя. Затрата тепла  в таких установках

на 1 кг испарений воды равна 550— 600 кДж. Одним из недостатков описанной установки является сложность сепарации теплоносителя от раствора и дистиллята, что ухудшает качество воды.

Разрабатываются установки с промежуточными твердыми теплоносителями,  минеральными  или метал-

Рис. Н-74. Схема выпарной установки с гидрофобным теплоносителем:

/ — ступень   адиабатного   испарителя;   2 — конденсатор   смешения;   3,   7,   8 — насосы; 4 — подогреватель;  5,  6 контактные теплообменники.

[Сточная

отцентрированный рост,

38

Рис. И-75. Схема одноступенчатой ади-и.      абатной испарительной установки:

"41,— камера   испарения;   2 — конденсатор;   3 * т                поддон; 4 — подогреватель.

аческими.    Увеличение     интенсивности (рюобмена в них происходит из-за бо-высокой скорости движения частиц ительяо    жидкости,   большой   раз-плотностей   сред, а также   из-за Окой теплопроводностии частиц.

Теплоноситель

Сточная л. Вода

1------€Г

[Концентрированный

раствор

^Адиабатные испарительные установки. Эти установки назы-йт установками мгновенного испарения (УМИ). В них раствор ^центрируется вследствие испарения перегретой жидкости, пода^ **" эй в камеру, давление в которой ниже давления насыщения, ветствующего температуре поступающей в камеру жидкости. ановки могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми, одноступенчатой УМИ показана на рис. П-75.

■Щ-рочцая вода  насосом перекачивается через конденсатор 2, где предвари-"~ нагревается образующимися при испарении парами. Далее вода подается греватель 4, из которого направляется в камеру испарения 1. Из камеры «ля раствор насосом подается частично на рециркуляцию, а частично на ёдующее  испарение.  Дистиллят,  стекающий  в  поддон 3,  насосом  направ-потребителю.

^"Производительность «уле

одноступенчатой  УМИ    вычисляется по

| = и7С(е'-е„)/гст

(11.114)

_^ ТР — расход жидкости; с — теплоемкость раствора; 6' — температура раство-(,?Йа выходе подогревателя; в — температура раствора в камере испарения; |1'^* теплота испарения пара в ступени.

'!^Рщельцый расход пара-для одной ступени приблизительно ра-**?ч|геУ кг/кг. Для снижения расхода пара используют многоступен-*<Ч*гао установку.  В  пределе расход пара  на  многоступенчатых

$$ЩИ приближается к расходу пара в многоступенчатых выпарных

^уйтдновках.

Я  Схема многоступенчатой адиабатной испарительной установки  показана на ™ЧеГИ-76. Жидкость испаряется при переходе из одной камеры в другую, Та-

$точная '

Очищенная *~вода

КонцентрироВан-*~ ный. раствор

,~ гйс.  Ц-76. Схема  многоступенчатой  адиабатической  испарительной  установки:

~                             / — ступень испарения;  2 — подогреватель.

В.атмос-

Очищенная,

р^ Щ

Концентрированный 'раствор

Сточная вода

Рис. 11-77. Схемы вертикальной адиабатной испарительной установкиг

7 — конденсатор; 2 —желоб; 3 — канал для отвода конденсата; 4 — вертикальный канал; 5 — вакуум-насос; 6 — переточная труба; 7 — перегородка; 8 — испарительная камера; 9 — корпус.

кие установки нашли широкое применение для опреснения морской воды. Предложено большое число конструкций адиабатных испарительных установок.

Разработана установка, представляющая собой вертикальную колонну (рис. II-77),- имеющая ряд камер. Колонна работает под вакуумом. Вода подается вниз и поднимается вверх по трубам. Концентрированный раствор удаляется из верхней камеры. Образовавшийся пар- конденсируется на трубках конденсаторов, и дистиллят стекает по желобам в вертикальный канал,

Установки    вымораживания.    В

них концентрирование минерализованных вод основано на том, что концентрация солей в кристаллах льда значительно меньше, чем в растворе (теоретически обра-< зуется пресный лед). Вымораживание можно проводить под вакуумом либо при помощи специального холодильного агента. Схема установки концентрирования растворов вымораживанием под вакуумом представлена на рис. 11-78.

Лед образуется в кристаллизаторе 5 при подаче в него предварительно охлажденного раствора. Кристаллы льда выделяются из суспензии в промывной колонне /, а затем плавятся в. конденсаторе-плавйтеле 2. Для сжатия водяного пара до давления, отвечающего насыщению чистой воды при температуре ее Замораживания, используется компрессор 4. Установки такого типа используют для опреснения соленых вод. Среди их недостатков следует отметить: большие габариты- и необходимость работать при глубоком вакууме. '

Схема. установки для  концентрирования  растворов  при  контактном вымораживании показана на рис. П-79.

Сточная вода поступает в теплообменник 7, где охлаждается уже очищенной водой. Охлажденная вода направляется в кристаллизатор 6, куда добавляют не смешивающийся с водой хладагент (например, фреоны). Замораживание охлажденного раствора ведут при прямом контакте с хладагентом. При испарении последнего образуется суспензия льда  в концентрированном рассоле,    которая

\    I   Концентрирован-

Шуг^ш раствор

&     Сточная впдп

Рис. 11-78. Схема установки концентрирования

растворов вымораживанием под вакуумом: /—промывная   колонна;    2 — конденсатор-плавитель; 3 — вспомогательная    холодильная     установка;     4 — компрессор;   5 — кристаллизатор;   6 — теплообменник.

240

__ П-79. Схема установки концентрирования Растворов при контактном вымораживании: *" * *ромывная-- колонна;    2 —смеситель;   3 —конден-}-плавитель; 4 — вспомогательный компрессор; 5 —• до#. ^компрессор;   6 — кристаллизатор;   7 — теплообменник.    -                   "     .•- .

1.4

Жидкий хладагент

н9о

промывную Колонну 1 поступает в пла-        1 «>. Пары хладагента сжимаются и также

>тся в плавитель, где они конденсиру-Вода и жидкий хладагент разделяются Хенсаторе-плавителе в результате "разно-

ютности жидкостей.

Кристаллогидратные       установки.

в$рталлогидратный  процесс состоит ' ^центрировании    сточной воды  с прообразующим   агентом М (про-хлор,   фреоны,   С02   и  др.)   и                                   -г    *

ковании кристаллогидратов, име-формулу М-пН20. При переходе молекулы воды в кристал-|>аты концентрация растворенных веществ в воде повышается плавлении кристаллов образуется вода, из которой выде-;я пары гидратобразующего агента. Процесс гидратообра-шя может проходить при температуре ниже и выше темпера-"окружающей среды. В первом случае необходимо примене-1^#олодильных установок, во втором — нет. Получение чистой Щ, может быть осуществлено по следующей схеме (рис. 11-80).

^гйчная вода Подается  в камеру 3 насосом под давлением, при котором *~<}дит гидратообразование, В камеру 3 одновременно другим насосом по-•„«впло носитель  и гидратообразующее  вещество.  Теплоноситель  является кителем   для  гидратирующего  вещества.  В  камере  обеспечивается  непо-шый контакт сточной воды и теплоносителя, в процессе которого идет ЙМ1ние твердых гидратов. Шбйдентрированцая сточная  вода  отводится  из камеры,  а теплоноситель, '^"'" Шй гидраты, поступает в камеру плавления 2, где происходит разру-шсталлогидратов за счет теплат выделявшегося в процессе гидратооб-1вя. Из камеры 2 чистая вода, теплоноситель и гидратообразующее веще-гтупают в сепаратор /, в котором они разделяются. Чистая вода отво-Щ^й теплоноситель и пары гидратообразующего вещества поступают в кон-)р 5, где пары гидратообразующего вещества конденсируются и затем с

стелем направляются в камеру 3 для повторного использования, жачестве  тепланосителя  могут  быть  использованы  метан,  этан,  пропан, 1» ДР-

»     "^*ш        ®- Схема установки для очист-'■^«^^ОД1»1 методом гидратообразбвания:

1 Й*12!^ратор;   2~ камера  плавления;   3 — ка     ^____

^*?. чтадратообразования;     4 — емкость;-   5 — Очищенная ■*     .    у ,^'                       конденсатор.                                 Вода

%|&40

Кониентриро-

*~8анныи

4     раствор

241

Сточная вода

Газы      ___          Рис. 11-81. Схема установки для жидко-

*        ^     '          '" .    ^       фазного окисления:

/ — сборник;     2 — насос;     3 — теплообменник; 4 — печь; 5 —реактор; 6 — сепаратор.

азы

МГЦ

Воздух

Очищенная Вода

Достоинства вымораживающих и кристаллогидратных установок опреснения и концентрирования: низкий расход энергии (при* мерно 9—12 кВт-ч/м3); возможность обезвреживания вод различного состава. Недостатки: необходимость применения дорогостоящих теплоносителей и усложнения в связи с этим технологических схем установок; невысокая степень концентрирования растворов из-за трудности разделения кристаллов льда и вязкой суспензии; повышение расхода энергий с ростом степени концентрирования вследствие понижения температуры замерзания при увеличении концентрации раствора.

Эти методы не нашли еще широкого использования в промышленности.                                                                    ч

Термоокислительные методы обезвреживания жидких отходов

По теплотворной способности химические промышленные стоки делятся: на сточные воды, способные гореть самостоятельно, и на »воды, для термоокислительного обезвреживания к которым необходимо  добавлять  топливо.  Последние  имеют  энтальпию  ниже 8400 кДж/кг (2000 ккал/кг).

При  использовании термоокислительных методов  все органические вещества, загрязняющие сточные воды, полностью окисляются кислородом воздуха при высоких температурах до нетоксичных соединений. К этим методам    относят метод   "жидкофазного окисления, метод парофазного каталитического окисления и пламенный, или «огневой» метод. Выбор метода зависит от объема сточных вод, их состава и теплотворной способности, экономичности процесса и требований, предъявляемых к очищенным водам. Метод жидкофазного окисления. Этот метод очистки основан на окислении органических веществ, растворенных в воде, кислородом при температурах 100—350 °С и давлении 2—28 МПа (20— 280 кгс/см2). При высоких давлениях растворимость в воде кислорода значительно возрастает, что способствует ускорению процесса окисления органических    веществ.    Принципиальная схема жидкофазного окисления органических веществ в сточных водах показана на рис. П-81.'

Сточная вода из емкости / насосом 2 подается в теплообменник 3. Перед теплообменником вода смешивается   с   воздухом,'   нагнетаемом компрессором.

242

эбменнике смесь нагревается за счет тепла отходящей очищенной воды.

ИНона поступает в печь 4 для нагревания до необходимой температуры, а

реактор 5, в котором происходит процесс окисления, сопровождаемый

»нием  температуры.   Вода  и  продукты  окисления   (пар,  газы,  зола)   из

&на падают в сепаратор 6, где происходит отделение газов от жидкости.

к продукты направляются на утилизацию тепла, а вода с золой — в теп-

йнник 3, в котором отдает свое тепло смеси стачной воды с воздухом.

)И высокой концентрации органических веществ в сточной воде вследст-

,щого выделения- тепла необходимость подогрева воды в теплообменнике

^.отпадает, кроме пускового периода.

тж>ективность процесса окисления увеличивается с повыше-"температуры. Вещества летучие при условиях процесса окис-% в основном в парагазовой фазе, а не летучие — в жидкой *& увеличением концентрации органических примесей в воде ' "шность процесса жидкофазного Окисления возрастает, жнствами метода являются: возможность очистки боль-&ъема сточных вод без предварительного концентрирова-утствие в продуктах окисления вредных органических ве-^.легкость комбинирования с другими методами, безопасность уте. Среди недостатков следует указать на неполное окисле-р&котерых химических веществ, значительную стоимость обо-^ния установки и высокую коррозию оборудования в кислых IX. Метод начинает использоваться для очистки сточных вод ЗУНой, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, фар-Кхической и других отраслях промышленности. год парофазного каталитического окисления. В основе ме-|'^аходится гетерогенное, каталитическое окисление кислоро-^6р$духа при высокой температуре летучих органических ве-~:#аходящихся в промышленных сточных водах. Процесс гт весьма интенсивно в паровой фазе в присутствии медового, цинкохромового, медномарганцевого или другого ка->а. Процесс окисления проводится на установках, одна >рых>представлена на рис. П-82.

рфчная вода из сборника / подается в выпарной аппарат 2, откуда   упа-

&' пульпа поступает на центрифугу 7, где обезвоживается. Образующийся

9Ц направляется на сжигание в печь. Водяной пар вместе с летучими орга-

ши веществами из выпарного аппарата поступает в теплообменник 3, где

V Л ■

Сточная вода

О   [Воздух

Т       | I      ( \Лонденсаг,

'Конденсат

Г_ГЧ

И?

Пар

ДымоВые газы    "

I г'ИС. 11-82. Схема установки для очистки сточных вод каталитическим окислением: ;- "" Мкость'5 2 — выпарной аппарат; 3 — теплообменник; 4 — контактный аппарат; 5 — котел -4 '                                                 утилизатор; 6—печь; 7 — центрифуга.

-А,..'

16»

243


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

713. Правовое обеспечение связей с общественностью 182 KB
  Нормативные акты о свободе человека, о правах, которые устанавливает правовое положение государственных органов. Специальные категории персональных данных: расовая, национальная принадлежности, политических взглядов, религиозных убеждений, состояние здоровье и интимной жизни. Формы организационного взаимодействия организаций.
714. Средства массовой информации в контексте деятельности государства 138 KB
  Понятие и роль средств массовой информации в обществе. Политика государства в сфере деятельности СМИ. Роль электронных СМИ в информационном обеспечении деятельности органов государства. Проблемы взаимодействия СМИ и государства в России.
715. Клиническая картина острого отравления лекарственными средствами 63.5 KB
  Клиническая картина острого отравления. Дифференциальная диагностика отравлений лекарственными средствами. Тяжелые клинические проявления психоневрологических расстройств при острых отравлениях - токсическая кома и острый интоксикационный психоз.
716. Понятие и виды объектов гражданских прав 154 KB
  Объекты гражданских прав. Понятие имущества в гражданском законодательстве. Вещи как объекты гражданского оборота: понятие и научно-правовая классификация. Индивидуально-определённые вещи и вещи с родовыми признаками. Ценные бумаги: понятие и общая классификация. Ограниченные, свободные в обороте, изъятые вещи.
717. Жизненный путь и политическая деятельность Джузеппе Гарибальди 92.5 KB
  Детство, юность и первые шаги на политическом поприще. Влияние Джузеппе Гарибальди на мировую моду. Борьба за объединение Италии. Революция 1848 года и её разгром.
718. Особенности экологического менеджмента 102.5 KB
  Внедрение системы экологического менеджмента на предприятии. Создание экологичного производства. Аудит системы экологического менеджмента.
719. Проектування програмних засобів на мові Assembler та в інтерпретаторі Shell 106 KB
  Системне програмування в shell інтерпретаторі. Операційна система Windows. Системне програмування в MASM. Операційна система Linux (Ubuntu). Засоби підготування текстів.
720. Причины и условия преступности 382.5 KB
  Понятие и классификация причин и условий преступности. Сущность детерминации преступности. Основные криминологические концепции причин и условий преступности.
721. Анализ маркетинговой деятельности рекламно выставочной компании Доминанта 127 KB
  Углубление теоретических знаний по специальности Международная информация и их практическая реализация. Изучение структуры предприятия, организации и технологии производства, основных функций подразделений. Оценка социальной эффективности производственной и управленческой деятельности