• 5

11.3. ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ

По теплотворной способности химические промышленные стоки делят иа сточные воды, способные горсть самостоятельно, и на воды, для термоокислительного обезвреживания которых 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 жнд- кофазного 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 давлениях 2— 28 МПа. 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. 11-112, а.

 

Рис. II-l 12. Схемы установок для очистки сточных вод:

а — жидкофазным окислением: / — сборник; 2 — насос; 3 — теплообменник; 4 — печь;. 5 — реактор; в — сепаратор;

й — каталитическим окислением: / — емкость; 2 — выпарной аппарат; 3 — теплообменник;. 4 — контактный аппарат; ,5 — котел-утилизатор; 6 — печь; 7 —центрифуга

Сточную воду смешивают с воздухом, нагнетаемым компрессором, и на­сосом подают в теплообменник, где смесь нагревается за счет тепла отходя­щей очищенной воды. Далее она поступает в печь для нагревания до необ­ходимой температуры, а затем в реактор, в котором происходит процесс окисления, сопровождаемый повышением температуры. Воду и продукты окисления (пар, газы, зола) из реактора подают в сепаратор, где происходит отделение газов от жидкости. Газообразные продукты направляют на утили­зацию тепла, а воду с золой — в теплообменник, в котором они отдают свое- тепло смеси сточной воды с воздухом.

При высокой концентрации органических веществ в сточной воде вслед­ствие большого выделения тепла необходимость подогрева воды в теплооб­меннике и печи отпадает, кроме пускового периода.

Эффективность процесса окисления увеличивается с повы­шением температуры. Летучие вещества при условиях процес­са окисляются в основном в парогазовой фазе, а нелетучие — в жидкой фазе. С увеличением концентрации органических при­месей в воде экономичность процесса жидкофазного окисления возрастает.

Достоинствами метода являются: возможность очистки большого объема сточных вод без предварительного концентри­рования, отсутствие в продуктах окисления вредных органиче­ских веществ, легкость комбинирования с другими методами, безопасность в работе. Среди недостатков следует указать на неполное окисление некоторых химических веществ, значитель­ную стоимость оборудования установки и высокую коррозию оборудования в кислых средах. Метод начинают использовать для очистки сточных вод в азотной, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Метод парофазного каталитического окисления. В основе метода находится гетерогенное каталитическое окисление кис­лородом воздуха при высокой температуре, летучих оргаииче-

ских веществ, находящихся в промышленных сточных водах. Процесс протекает весьма интенсивно в паровой фазе в присут­ствии медно-хромового, цинк-хромового, медно-марганцевого или другого катализатора. Одна из установок окисления пред­ставлена на рис. 11-112, б.

Сточную воду из сборника подают в выпарной аппарат, откуда упарен­ная пульпа поступает на центрифугу, где обезвоживается. Образующийся осадок направляют на сжигание в печь. Водяной пар вместе с летучими ор­ганическими веществами из выпарного аппарата поступает в теплообменник, где нагревается за счет тепла парогазовой смеси, выходящей из контактного- аппарата. После теплообменника пары смешивают с горячим воздухом и на­правляют в контактный аппарат, в котором происходит окисление органиче­ских веществ. Дымовые газы из печи поступают в котел-утилизатор, где об­разуется пар, направляемый в выпарной аппарат.

Установки характеризуются высокой производительностью по сточной воде и высокой степенью обезвреживания, достига­ющей 99,8%. Основной недостаток установки — возможность от­равления катализаторов соединениями фосфора, фтора, серы. Поэтому необходимо предварительное удаление каталитических ядов из сточных вод.

Огневой метод. Этот метод обезвреживания сточных вод яв­ляется наиболее эффективным и универсальным из термических методов. Сущность его заключается в распылении сточных вод непосредственно в топочные газы, нагретые до 900—1000 °'С. При этом вода полностью испаряется, а органические примеси сгорают. Содержащиеся в воде минеральные вещества образу­ют твердые или оплавленные частицы, которые улавливают в циклонах или фильтрах.

Огневой метод нецелесообразно применять для обезврежи­вания сточных вод, содержащих только минеральные вещества. Метод может-, быть использован также для обезвреживания небольшого объема сточных вод, содержащих высокотоксичные органические вещества, очистка от которых другими методами невозможна или неэффективна. Кроме того, огневой метод целесообразен, если имеются горючие отходы, которые можно использовать как топливо.

В процессах обезвреживания сточных вод различного соста­ва могут образовываться оксиды щелочных и щелочно-земель- ных металлов (CaO, MgO, ВаО, КгО, Na20 и др.). Некоторые из этих оксидов могут взаимодействовать с компонентами ды­мовых газов, например

На20+С02=На2С0з.

При диссоциации хлоридов в дымовых газах содержатся хлор и хлороводород. Органические соединения, содержащие серу, фосфор, галогены, могут образовывать S02, S03, Р2О5,. НС1, С12 и др. Присутствие этих веществ в дымовых газах неже-

 

1 — зона плотной фазы ожижснного слоя; 2 —зона разбавленной фазы; Я — корпус; 4 — циклон; 5 — труба для возврата материала; 6 — газораспределительная решетка

лательно, так как это вызывает значительную коррозию аппа­ратуры. Из сточных вод, содержащих нитросоединения, могут- выделяться оксиды азота: NO, N02, N203, N205, при 900°С — практически N0. Между всеми этими веществами в газовой фазе происходят сложные взаимодействия с образованием но­вых соединений, в том числе и токсичных. Это необходимо учитывать при удалении газов в атмосферу.

В зависимости от концентрации и состава сточных вод ис­пользуют печи различной конструкции: камерные, шахтные,, циклонные и с псевдоожиженным слоем. Камерные и шахтные печи громоздки, характеризуются низкой удельной производи­тельностью— до 100 л/(м3-ч), их сооружение связано с высо­кими капитальными вложениями. Их используют для сжигания сульфидных щелоков, сточных вод анилинокрасочной промыш­ленности и др.

Наиболее эффективными являются циклонные печи. В них благодаря вихревому характеру газового потока создается ин­тенсивный тепло- и массообмен между каплями сточной воды и газообразными продуктами. Такие печи работают при больших удельных нагрузках. Применяют разнообразные горизонталь­ные и вертикальные циклонные камеры. Схема печи для сжи­гания горючих отходов показана на рис. II-113. Воздух, танген­циально вводимый в печь, совершает вращательное движение, перемещаясь вдоль оси цилиндра по спирали. Сточную воду распыливают форсункой и сжигают. Недостаток таких печей — большой унос солей с газовым потоком.

С большой интенсивностью осуществляется процесс в печах •с псевдоожиженным слоем, который создают газом, подавае­мым под газораспределительную решетку. Печи просты по кон-

Дымовые

 

Lb>

Воздух

Сточная,

 

* Вода

 

 

 

 

Дымовые газы

Дымовые газы 5 4

 

•Qs-Воздух

 

Воздух

Лымовые^ Ст

г"ь' Д- Ыа

l/Г^Воздух

10

 

JV

Воздух

Дымовые

■а. гюы~&-

jW'

Г

Дымовые газы е

Стачная Г

вода JL         

 

 

/

Топливо

2-'

4V

Y

зе

Воздух

д

В атмосферу,

1 Ts

Пы/ii

Рис. II-115. Схемы установки огневого обезвреживания сточных вод:

а — без рекуперации тепла и очистки отходящих газов; б — с подогревом дутьевого воз­духа; в — с упариванием сточных вод дымовыми газами; г — с образованием пара; / — печь; г —дымовая труба; 3 — вентилятор; 4 — воздуходувка;5 — газоход; 6 — дымосос; 7 — воздухоподогреватель; 8 — испаритель; 9 — емкость; 10 — насос; 11 — котел-утилн- затор;

3-е рекуперацией тепла и сухой очисткой газов: / — печь; 2 — котел-утилизатор; 3 воздухоподогреватель; 4 — аппарат сухой очистки газов; 5 — дымовая труба; 6 — дымо­сос; 7 — воздуходувка

струкции, компактны и позволяют полностью обезвреживать сточные воды (рис. II-114). В процессе сжигания твердые ча­стицы находятся во взвешенном состоянии. Процесс проводят при 800—890 °С.

Для сжигания сточных вод могут быть использованы уста­новки, имеющие различные схемы: 1) без рекуперации тепла и очистки газов; 2) без рекуперации тепла с очисткой газов; 3) с рекуперацией тепла без очистки газов; 4) с рекуперацией тепла и очисткой газов. Все эти схемы без рекуперации, твердых отходов. Имеются схемы с рекуперацией твердых отходов.

Схемы установок без рекуперации тепла и очистки отходящих газов (рис. II-115, а) рекомендуют для обезвреживания сточных вод, содержащих, только органические вещества. Удельный расход условного топлива на таких установках достигает 300 кг на 1 т сточных вод.

Предложены различные схемы установок с рекуперацией тепла, но без. очистки газов (рис. П-115, б—г). По схеме б тепло отходящих газов исполь­зуют для подогрева дутьевого воздуха. В этом случае происходит снижение расхода тепла на 20—30% по сравнению со схемой без рекуперации тепла. По схеме в происходит упаривание сточных вод за счет тепла дымовых га­зов. В таких схемах удельный расход тепла на огневое обезвреживание со­ставляет 90 кг/т воды. По схеме г тепло дымовых газов используют для по­лучения пара.

Имеются различные схемы с рекуперацией тепла и очисткой отходящих газов в циклонах, электрофильтрах, скрубберах различной конструкции. Од­на из таких схем показана на рис. II-115, д.

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