22. Методы термической обработки сточных вод. Концентрирование сточных вод.

Различают следующие методы термической очистки сточных вод:

1) концентрирование сточных вод с последующим выделением растворимых веществ;

2) окисление органических веществ, загрязняющих сточные воды различными методами;

3) огневая переработка.

1.Очистка сточных вод с выделением растворенных веществ (концентрирование сточных вод)

Метод концентрирования сточных вод используют для выделения из них минеральных солей, а очищенная вода используется в оборотных системах водоснабжения. Выделение минеральных солей проводят в две стадии: на первой получают концентрированный раствор, а на второй – выделяют из него твердые вещества. Концентрируют растворы испарением (выпариванием), вымораживанием либо используют кристаллогидратные методы.

Выпариванием называют процесс концентрирования жидких растворов практически нелетучих веществ путем частичного удаления растворителя испарением при кипении жидкости. В процессе выпаривания растворитель удаляется из всего объема раствора, в то время как при температурах ниже температур кипения испарение происходит только с поверхности жидкости.

Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями при нагревании. Чаще всего в качестве греющего агента при выпаривании используют водяной пар, который называют греющим, или первичным.

Первичный пар получают из парогенератора, а также используют отработанный пар, или пар промежуточного отбора паровых турбин.Вторичным называют пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора.

Достаточно эффективно выпаривание под вакуумом. При этом процесс проводят при более низких температурах, что важно при концентрировании растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах. Кроме того, при работе под вакуумом параметры греющего агента (температура и давление) более низкие, чем при проведении процесса в обычных условиях.

Выпаривание под атмосферным давлением (а иногда и выпаривание в вакууме) проводят в одноступенчатых и многоступенчатых выпарных установках. Выпаривание является достаточно энергоемким процессом.

При использовании стандартных 4 – 5 корпусных установок, включающих аппараты с естественной и принудительной циркуляцией, расход тепла по пару составляет приблизительно 600 кДж на 1 кг влаги.

В представленной на рис. 5.35 установке происходит испарение (выпаривание) воды за счет теплоты от подводимого в нагревательную систему первичного пара. Образующийся вторичный пар конденсируется в конденсаторе. Вещества, загрязняющие воду, остаются в объеме испаряемой воды и удаляются из испарителя с отводимой (продувочной) водой. Дистиллят – конденсат вторичного пара – содержит лишь незначительное количество нелетучих примесей, поступающих в него за счет капельного уноса испаряемой воды (конденсата).

Промышленные сточные воды отличаются большим разнообразием накипеобразующих компонентов и различных их содержанием. Накипеобразование снижает производительность испарителей и ухудшает их технико-экономические показатели.

Испарительные установки бывают одно- и многоступенчатые. В многоступенчатых установках вторичный пар каждой ступени, кроме последней, используется в качестве греющего пара следующей ступени и там же конденсируется.

При очистке сточных вод машиностроительных предприятий обычно используют одноступенчатые установки, но могут быть применены и более сложные (многоступенчатые) устройства.

При упаривании сточных вод некоторых химических производств (производство синтетических смол, красок и др.) используют выпарные установки с контактными аппаратами, в которых осуществляется непосредственный контакт между теплоносителями (твердыми, жидкими или газообразными) и сточной водой. Иногда используют контактные многоступенчатые установки с гидрофобным теплоносителем, в качестве которых используют парафины различных типов, минеральные масла, силиконы и др.

Для снижения вероятности накипеобразования на поверхности теплообменника используют адиабатные испарительные установки, называемые по-другому установками мгновенного вскипания (или «флеш»-установками). В этих установках процесс испарения проводят в вакууме при t < 100 °С, что приводит к достаточно слабому образованию накипи.

К онцентрирование сточных вод можно осуществлять, используя процесс вымораживания, суть которого заключается в том, что при температуре ниже температуры замерзания чистая вода образует кристаллы пресного льда, и концентрированный рассол размещается между кристаллами льда. Для концентрирования растворов вымораживанием используют установки различной конструкции. Вымораживание проводят либо в вакууме, либо при помощи специального агента (хладагента).

Наиболее распространенными хладагентами являются следующие: аммиак, диоксид углерода, бутан, пропан, изобутан, хладоны (CCl2F2, CCl3F, CClF3) и их оксиды.

Огневой метод – это универсальный метод термической очистки сточных вод. При использовании этого метода распыленная сточная вода вводится в нагретые до 900 – 1000 °С продукты горения топлива. Органические примеси при этом сгорают, а минеральные примеси, в зависимости от температуры их плавления, выводятся из печи в твердом или расплавленном состоянии или уносятся с дымовыми газами.