• 5

9.1. НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ

Сточные воды, содержащие минеральные кислоты или щелочи, перед сбросом их в водоемы или перед использованием в техно­логических процессах нейтрализуют. Практически нейтральны­ми считаются воды, имеющие рН = 6,5—8,5.

Нейтрализацию можно проводить различным путем: смеше­нием кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы, абсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами. Выбор метода нейтрализации зави­сит от объема и концентрации сточных вод, от режима их по­ступления, наличия и стоимости реагентов. В процессе нейтра­лизации могут образовываться осадки, количество которых зависит от концентрации и состава сточных вод, а также от ви­да и расхода используемых реагентов.

Нейтрализация смешением. Этот метод применяют, если на одном предприятии или на соседних предприятиях имеются кислые и щелочные воды, не загрязненные другими компонен­тами. Кислые и щелочные воды смешивают в емкости (рис. II-54) с мешалкой и без мешалки. В последнем случае перемешивание ведут воздухом при его скорости в линии пода­чи 20—40 м/с.

При переменной концентрации сточных вод в схеме предусматривают установку усреднителя или обеспечивают автоматическое регулирование по­дачи в камеру смешения. Расчет соотношения сточных вод, направляемых в камеру смешения, проводят по стехиометрическим уравнениям.

При избытке кислых или щелочных сточных вод добавляют соответст­вующие реагенты. Принципиальная схема водно-реагентной нейтрализации приведена на рис. II-55. Нейтрализованную воду используют в производстве, а осадок обезвоживают на шламовых площадках или вакуум-фильтрах.

Нейтрализация путем добавления реагентов. Для нейтрали­зации кислых вод могут быть использованы: NaOH, КОН, Na2C03, NH4OH (аммиачная вода), CaC03, MgC03, доломит

Рис. 11-54. Нейтрализатор смешения (/ — ем. кость; 2 —- распределитель воздуха)

(CaCOs-MgCOg), цемент. Однако наи­более дешевым реагентом является гидроксид кальция (известковое моло­ко) с содержанием активной извести С а (ОН) 2 5—10%. Соду и гидроксид натрия следует использовать, если они являются отходами производства. Иногда для нейтрализации применяют различные отходы производства. Например, шлаки сталеплавильного, феррохромового и доменного производств ис­пользуют для нейтрализации вод, содержащих серную кис­лоту.

Реагенты выбирают в зависимости от состава и концентра­ции кислой сточной воды. При этом учитывают, будет ли в про­цессе образовываться осадок или нет. Различают три вида кислогосодержащих сточных вод: 1) воды, содержащие слабые кислоты (НцСОз, СНзСООН); 2) воды, содержащие сильные кислоты (HCI, HNOa). Для их нейтрализации может быть ис­пользован любой названный выше реагент. Соли этих кислот хорошо растворимы в воде; 3) воды, содержащие серную и

кислые сточные воды

Щелочные сточные

 

Кислые 1 стачные |~

воды

Щелочные ' сточные

воды

 

Нейтрализован­ная вода

Осадок

 

Известь Вода I

ж

Сточная НчРп. .1 ,

Очищенная ttuila

 

Рис. 11-55. Схема станции реагентиой нейтрализации:

; •— песколовки; 2-— усреднители; 3 — склад реагентов; 4 — растворный бак; 5 — дозатор; в - смеситель; 7 — нейтрализатор; 8 — отстойник; 9 — осадкоунлотнитель; 10 — вакуум- фильтр; 11 — накопитель обезвоженных осадков; 12 •— шламовая площадка

Рис. И-56. Схема установки нейтрализации кислых сточных вод гидроксндом кальция (известковым молоком):

./ • усреднитель; 2 — аппарат дли гашеивя извести (СаО); .4 -- растворные баки: 4 — дозаторы; S - - неКтралнаатор; 6 — отстойник

сернистую кислоты. Кальциевые соли этих кислот плохо рас­творимы в воде и выпадают в осадок.

Известь для нейтрализации вводят в сточную воду в виде гидроксида кальция (известкового молока; «мокрое» дозирова­ние) или в виде сухого порошка («сухое» дозирование). Схема установки для нейтрализации кислых вод известковым молоком показана на рис. II-56.

Для гашения извести используют шаровые мельницы мокрого помола, в которых одновременно происходят тонкое измельчение и гашение. Дли смешения сточных вод с известковым молоком применяют гидравлические смесители различных типов: дырчатые, перегородчатые, вихревые, с механи­ческими мешалками или барботажные с расходом воздуха 5—10 м3/ч на 1 м2 •свободной поверхности.

При нейтрализации сточных вод, содержащих серную кисло­ту, известковым молоком в осадок выпадает гипс CaS04-2H20. Растворимость гипса мало меняется с температурой. При пере­мещении таких растворов происходит отложение гипса на стен­ках трубопроводов и их забивка. Для устранения забивки тру­бопровода необходимо промывать их чистой водой или добав­лять в сточные воды специальные умягчители, например гексаметафосфат. Увеличение скорости движения нейтрализо­ванных вод способствует уменьшению отложений гипса па стенках трубопровода.

Для нейтрализации щелочных сточных- вод используют раз­личные кислоты или кислые газы.

Нейтрализация фильтрованием кислых вод через нейтрали­зующие материалы. В этом случае для нейтрализации кислых вод проводят фильтрование их через слой магнезита, доломита, известняка, твердых отходов (шлак, зола). Процесс ведут в фильтрах-нейтрализаторах, которые могут быть горизонтальны­ми или вертикальными. Для вертикальных фильтров используют куски известняка или доломита размером 30—80 мм. При вы­соте слоя материала 0,85—1,2 м скорость должна быть не более 5 м/с, а продолжительность контакта не менее 10 мин. У гори­зонтальных фильтров скорость течения сточных вод 1—3 м/с.

Нейтрализация кислыми газами. Для нейтрализации щелоч­ных сточных вод в последнее время начинают использовать от­ходящие газы, содержащие С02, S02, N02, N203 и др. Приме­нение кислых газов позволяет не только нейтрализовать сточные воды, но и одновременно производить высокоэффективную очистку самих газов от вредных компонентов.

Использование для нейтрализации щелочных сточных вод диоксида углерода имеет ряд преимуществ по сравнению с применением серной или соляной кислот, позволяет резко сни­зить стоимость процесса нейтрализации. Вследствие плохой растворимости С02 уменьшается опасность переокисления

Дымовые газы

Сточная вода

Отработанные?

еазы

Нейтрала- зеванная

 

Рис. II-57. Нейтрализатор щелочных сточных вод дымовыми газами

нейтрализованных растворов. Образу­ющиеся карбонаты находят большее применение по сравнению с сульфа­тами или хлоридами, кроме того кор­розионные и токсичные воздействия СОз2~ ионов в воде меньше, чем ионов S(V~ и С13~

Процесс нейтрализации может быть проведен в реакторах с мешалкой (рис. II-57), в распылительных, пленочных и тарельчатых колоннах.

Дымовые газы вентилятором подают в кольцевое пространство вокруг вала мешалки и распределяют мешалкой в виде пузырьков и струй в сточной, воде, поступающей внутрь реактора. Благодаря большой поверхности кон­такта между водой и газами происходит быстрая нейтрализация сточной во­ды. Присутствие в газах S02 способствует нейтрализации щелочных сточ­ных вод.

При проведении процесса в тарельчатых колоннах степень нейтрализа­ции увеличивается с ростом скорости газа и уменьшением плотности оро­шения.

Количество кислого газа, необходимого для нейтрализации, может быть определено- по уравнению массоотдачи:

М-иРж^Дс,     (11.139}

где М — количество кислого газа, необходимого для нейтрализации; ко­фактор ускорения; (3>к — коэффициент массоотдачи в жидкой фазе; F — по­верхность контакта фаз; Дс— движущая сила процесса.

Фактор ускорения рассчитывают по формулам, приведенным в гл. а коэффициент — по формулам, имеющимся в литературе для различных конструкций массообмснных аппаратов.

Нейтрализация щелочных вод дымовыми газами использована в ряде производств, в том числе и в ас б есто цем сити о м производстве. Сточные воды этих производств имеют рН™ 12—13 («80 мг-экв/л), Щелочность воды обусловлена постоянным выщелачиванием в нее гидроксида кальция, Нейт­рализацию проводили диоксидом углерода дымовых газов (5—6% СОг) в тарельчатом абсорбере.

Особенностью нейтрализации дымовыми газами сточных вод асбестоце­мента ого предприятия является образование карбоната кальция, который может находиться в состоянии пересыщения и отлагается и а внутренней по­верхности оборудования. Для предотвращения образования в абсорбере кар­бонатных отложений процесс нейтрализации следует проводить по циркуля­ционной схеме (рис. И-58). Сточная вода из усреднителя должна поступать в смеситель, где предварительно нейтрализуется частью воды„ выходящей ш абсорбера.

3 смесителе протекают следующие реакции:

0Н-+НС08'

Н20+С032-,

Са^+СОз2

СаСОз

(11Л40>

Образующийся осадок карбоната кальция осаждается в циркуляционной емкости.

Предварительную нейтрализацию сточной воды проводят с целью полу­чения на входе в абсорбер смеси с таким водородным показателем, при ко­тором смесь при окончательной нейтрализации в абсорбере дымовыми газа-

29 7

 

Рис. 11-58. Бессточная схема недопотребления асбестоцемситиого заводи: .' — фильтр; S, 5 — отстойники; II ■ - уергднитччи»; 4.— смеситель; л'        -колонна; 7 —дели­тель потока воды

ми не образует карбонатных отложений. При этом в абсорбере протекают следующие реакции:

20Н-+С03 —НаОЧ-СОз2™, С03й"+С02+Н20 —211СО..,™.

(П.140а)

Отношение объемных расходов циркулирующей и сточной воды, при ко­тором образуется смесь, не выделяющая карбонатных отложений, зависит от состава сточной воды и составляет от 2,5 до 4.

Для нейтрализации применяют абсорберы с крупнодырчатыми проваль­ными тарелками с большим свободным сечением. Например, тарелки со сво- •бодиым сечением более 30% и отверстиями размером 20X50 мм.

Нейтрализация щелочных вод дымовыми газами является примером ресурсосберегающей технологии, позволяющей ис­ключить использование кислот, создать бессточную схему водо- потребления. При этом ликвидируется сброс сточных вод, со­кращается потребление свежей воды, экономится тепловая энергия на подогрев свежей воды, а также очищаются дымовые газы от кислых компонентов (СО2, SO2 и др.) и пыли.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я