10.3. Евапорація.

Евапорація - це спосіб відгону летучих речовин з водяною парою. Летучі речовини при нагріванні розчинів, де вони міститися, переходять у парову фазу. Процес переходу протікає особливо інтенсивно, якщо нагрівати воду, пропускаючи через неї водяна пара. Розподіл летучих речовин між рідиною і паровою фазою характеризується коефіцієнтом розподілу

, де

С_n -концентрація летучих речовин у паровій фазі;

С_В - концентрація летучих речовин у стічній рідині.

Коефіцієнт розподілу залежить від виду летучих речовин, їхньої концентрації у воді.

Для розведених розчинів, до яких можна віднести стічні води, значення коефиціента розподілу можна вважати постійним. Значення коефіцієнтів розподілу для деяких летучих речовин складають: аміак - 18; бутіламин - 40; анілін - 5,5; етіламин - 20; фенол - 2 і так далі.

Відгін можна робити як в апаратах періодичної дії, що так безупинно діють евапораційных установках (пароциркуляційных установках). Установка складається з дистиляційної колони і скрубера (мал.27). Колона заповнена насадкою, висота якої досягає 6-12м. Насадку зверху зрошують водою, а пара подають знизу. Пара, забруднена летучими речовинами, приділяється на очищення в скрубер. Конструкція скрубера аналогічна конструкції дистиляційної колони. Насадку в скрубері зрошують рідиною, що добре розчиняє летучі речовини, що відганяються.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Рис.27. Пароциркуляційнаустановка.

1.Подача стічних вод на очищення; 2.Відвід очищених стічних вод; 3.Подача забрудненої пари на регенерацію; 4.Подача розчинника для регенерації пари; 5.Подача пари на евапорація; 6.Відвід розчинника; 7.Дистиляційна колона; 8.Скрубер; 9.Вентилятор; 10.Теплообмінник.

При розрахунку евапораційных установок використовують наступні вираження:

_НАЧ ;

, де

С_НАЧ, С_КОН - початкова і кінцева концентрації летучих речовин, г/л;

b - щільність зрошення колони водою, м³/м²година;

Н - висота шаруючи насадки, м;

- питома поверхня насадки;

- емпірична константа.

Як насадки в колонах використовують дроблений кварц, гладкі, спіральні і порцелянові кільця.

Різновидом евапорації є азеотропний відгін, заснований на здатності ряду хімічних сполук утворювати з водою азеотропні суміші, температуру кипіння яких нижче температури кипіння чистих речовин.

ЛЕКЦІЯ 13

10.4. Аерація.

Аерацію в схемах очищення виробничих стічних вод застосовують для дегазації води чи віддаління летучих речовин. Часто аерація носить допоміжний характер, як наприклад, перемішування в усереджувачах і змішувачах, подача кисню при біологічному очищенні і хімічному окислюванні домішок стічних вод.

Аерацію здійснюють декількома способами:

• продувкою стічної рідини повітрям (барботаж);

• розбризкуванням води в спеціальних басейнах;

• розбризкуванням води в градирнях і спеціальних дегазаторах з насадкою;

• обдуванням повітрям поверхні рідини.

При видаленні з води токсичних газів, наприклад, сірководню застосовують дегазатори закритого типу, що дозволяють направляти забруднене повітря на газоочищення. Конструкція барботажного дегазатора закритого типу приведена на мал.28. Барботаж здійснюється через дисковий перфорований аератор. Положенням вузла “А” визначається рівень стічної рідини в дегазаторі. Барометричний бачок відіграє роль гідравлічного затвора і дозволяє проводити дегазацію під вакуумом.

А

1

2

3

4

5

6

7

1. Подача сточных вод;

2. Подача воздуха;

3. Отвод очищенных сточных вод;

4. Отвод загрязненного воздуха на газоочистку;

5. Аэратор;

6. Барометрический бачок;

7. Каплеуловитель.

Рис.28. Барботажный дегазатор.

Конструкція насадочного дегазатора зображена на мал.29. Як насадку в даній конструкції використовуються керамічні кільця. Дегазатори закритого типу застосовують для очищення стічних вод, що не містять у своєму складі жири і нафтопродукти, з концентрацією зважених речовин до 80-100мг/л. У противному випадку варто застосовувати дегазатори відкритого типу. У конструктивному відношенні такі дегазатори виконуються по типі усереджувачів чи аеротенків-смішувачів.

4

2

1

3

5

мал.29. Насадочний дегазатор.

1.Подача стічних вод; 2.Відвід очищених стічних вод; 3.Подача повітря; 4.Відвід забрудненого повітря; 5.Розподільна тарілка.

Кількість газу, що виділився зі стічних вод, при аерації дорівнює:

У насадочних дегазаторах

G = ,

k - коефіцієнт десорбції;

F - площа поверхні роздягнула фаз;

t - тривалість аерації;

- рушійна сила процесу десорбції.

;

С_Н - концентрація розчиненого газу в стічній воді, що надходить у дегазатор;

С_К - концентрація розчиненого газу в стічній воді вихідної з дегазатора.

У барботажних дегазаторах

G = , де

k_ОБ - об'ємний коефіцієнт десорбції;

V - обсяг дегазатора.

Коефіцієнт десорбції залежить від великої кількості факторів: навантаження на дегазатор, інтенсивності аерації, питомої витрати повітря, крупності пухирців повітря, лінійних розмірів дегазатора й аератора, виду газу, температури і т.д. Тому при розрахунку дегазаторів для коефіцієнта десорбції користаються експериментальними даними, отриманими на аналогічних дегазаторах.

З іншої сторони кількість газу, що виділився, при аерації дорівнює:

G = (СН-СК)Q^. t, де

Q - витрата стічних вод.

З огляду на вище приведені залежності визначають або площа поверхні насадки, або обсяг дегазатора і по цим даним вибирають конструкцію і кількість дегазаторів. Іноді користування цими формулами буває важко через відсутність даних за коефіцієнтами десорбції. У цьому випадку можна використовувати експериментальні дані по питомій витраті повітря в м³ на кг газу, що видаляється, інтенсивністю аерації в м³ на 1м² водяного дзеркала в годину і глибини дегазатора, що рекомендується.

По питомій витраті повітря можна визначити загальна витрата повітря:

, де

-питома витрата повітря (для різних газів може досягати 50-300м³/кг).

Питома витрата повітря залежить від концентрації розчиненого газу, збільшуючись зі зменшенням концентрації. Тому за розрахункову питому витрату приймають питома витрата, віднесена до середньої концентрації, РСР = (С_Н+С_К)/2.

Значення інтенсивності аерації дає можливість визначити конструктивні параметри дегазатора (площа, обсяг) і тривалість аерації:

; ;, де

F - площа дегазатора;

J - інтенсивність аерації;

Н - глибина дегазатора (2-4м).

ЛЕКЦІЯ 14