Способ обработки сточных вод

 

Изобретение относится к обработке сточных вод, содержащих неорганические и органические соединения, а также легколетучие примеси, например аммиак, путем выпаривания, цель изобретения - снижение энергетических затрат и уменьшение степени загрязнения окружающей среды. Способ включает выпаривание сточных вод с образованием вторичного пара, загрязненного аммиаком, и суспензии, конденсацию вторичного пара и его очистку до получения конденсата, пригодного для повторного использования. При этом очистку конденсата осуществляют противоточным контактированием с острым паром, в качестве которого используют смесь свежего и вторичного пара в соотношении 1,0:(0,1-1,2), образующуюся в результате очистки конденсата парогазовую смесь подают на выпаривание сточных вод и затем в количестве не менее 2,0 мас.% направляют на абсорбцию. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способу обработки сточных вод, содержащих неорганические и органические соединения и легколетучие примеси, путем выпаривания и может найти применение в приборостроительной, машиностроительной и других отраслях промышленности при очистке сточных вод гальванических производств. Цель изобретения - снижение энергетических затрат и уменьшение степени загрязнения окружающей среды. Способ обработки сточных вод, загрязненных неорганическими и органическими соединениями и содержащих аммиак, включает выпаривание сточных вод в выпарном аппарате с греющей камерой, имеющей сдувки, с образованием вторичного пара, загрязненного аммиаком, и суспензии, конденсацию вторичного пара и его очистку до получения конденсата, пригодного для повторного использования. Очистку в предложенном способе осуществляют противоточным контактированием с острым паром, в качестве которого используют смесь свежего и вторичного пара в соотношении 1,0:(0,1-1,2), при этом полученную парогазовую смесь направляют для выпаривания сточных вод с последующим выводом ее через сдувки на абсорбцию в количестве не менее 2,0 мас.%. Реализация предлагаемого способа позволяет поддерживать такую концентрацию аммиака в конденсате, которая обеспечивает при последующем использовании парогазовой смеси для выпаривания вывод из системы вместе с неконденсирующимися газами балансового (равного поступающему с исходным раствором) количестве аммиака. С одной стороны, это обеспечивает получение чистого конденсата за счет практически полного перехода аммиака из жидкой фазы в паровую, так как равновесное соотношение концентраций аммиака в жидкой и паровой фазах составляет в среднем 1:10. С другой стороны, в предлагаемом способе исключаются дополнительные затраты пара, так как получающаяся парогазовая смесь практически не изменяет своих теплофизических свойств и используется для упаривания раствора. Рабочий пар перед применением его в качестве теплоносителя на стадии выпаривания исходных сточных вод противоточно контактирует с загрязненным конденсатом вторичного пара. Аммиак вместе с рабочим паром поступает в греющую камеру выпарного аппарата, откуда вместе с другими неконденсирующимися газами отводится через сдувки, причем вывод через сдувки не менее 2 мас.% паровоздушной смеси обеспечивает вывод из системы всего аммиака, выделяющегося из раствора при его выпаривании. Таким образом, получается конденсат с минимально допустимым содержанием аммиака, а наличие аммиака в образующейся парогазовой смеси не сказывается на теплоотдаче от пара к трубкам в греющей камере. На чертеже показана аппаратурно-технологическая схема установки, на которой реализуется способ обработки сточных вод, содержащих легколетучие компоненты. Исходный раствор, имитирующий по составу сточные воды гальванического производства, готовят в количестве 1000 кг при 50^оС. Концентрация солей, представленных в основном Na₂SO₄, NaCl, NaF, Na₂Cr₂O₇ и т.д., составляет 60 г/кг, а концентрация аммиака 0,7 г/кг. Исходный раствор нагревают в регенеративном подогревателе 1 и подают по трубопроводу 2 в выпарной аппарат 3, где происходит его упаривание в три раза. Упаривание осуществляют за счет тепла конденсации парогазовой смеси, поступающей из ректификационной колонны 4. В процессе упаривания образуются 320 кг концентрированного раствора, который по трубопроводу 5 подают в доупариватель 6, и 680 кг вторичного пара. Практически весь аммиак, поступающий с исходным раствором, переходит из жидкой фазы в газообразную. Массовая концентрация аммиака во вторичном паре составляет примерно 1,0 г/кг. 340 кг вторичного пара из выпарного аппарата 3 по трубопроводу 7 направляют в паровой эжектор 8, где его сжимают свежим паром, и полученную смесь в количестве 716 кг подают по трубопроводу 9 в ректификационную колонну 4. Доля вторичного пара в полученной парогазовой смеси составляет 45 мас.%, соотношение количеств свежего пара и вторичного 1:0,93, при этом концентрация аммиака в ней равна 0,47 г/кг. Оставшиеся 340 кг вторичного пара подают в греющую камеру 10 доупаривателя 6, где пар конденсируют. За счет тепла конденсации циркулирующий в аппарате раствор упаривается с образованием 315 кг вторичного пара (массовая концентрация аммиака в котором составляет 4,0х10^-2 г/кг) и суспензии с концентрацией твердой фазы 25-30 мас.%. Полученную суспензию отводят на центрифугу, где твердая фаза отделяется и затаривается в полиэтиленовые мешки, а жидкую фазу возвращают в доупариватель 6. Вторичный пар после доупаривания 6 направляют в конденсатор 11, где он конденсируется. Полученный конденсат в количестве 315 кг (массовая концентрация аммиака 0,04 г/кг) смешивают с 337 кг (часть парогазовой смеси отводят через сдувки) конденсата греющего пара доупаривателя (массовая концентрация аммиака в нем 0,9 г/кг) и подают в верхнюю часть ректификационной колонны 4. Туда же по линии 12 поступает 700 кг конденсата (массовая концентрация аммиака в нем 5 г/кг) из греющей камеры выпарного аппарата. В нижнюю часть ректификационной колонны 4 по трубопроводу 9 подают 716 кг парогазовой смеси с концентрацией аммиака 0,47 г/кг. В ректификационной колонне поступающий конденсат очищают от аммиака противоточным контактированием с острым паром, представляющим собой смесь свежего пара и вторичного в соотношении 1: 0,93. Из колонны конденсат, имеющий концентрацию аммиака 0,01 г/кг, возвращают в технологический процесс, а парогазовую смесь, имеющую концентрацию 5,86 г/кг, подают в греющую камеру выпарного аппарата 3. Основная часть пара конденсируется, а 22 кг парогазовой смеси (3 мас.%) отводится через сдувки на абсорбер 13. Концентрация аммиака в отводимой парогазовой смеси составляет 31 г/кг. Это означает, что вместе с паром из греющей камеры отводят 682 г аммиака. Поскольку с исходным раствором поступает 700 г аммиака, практически весь аммиак выводят через сдувки. Выводимый аммиак нейтрализуют слабым раствором серной кислоты с получением сульфата аммония, который используют в качестве удобрения. В табл. 1 приведены опытные данные, полученные при переработке 1000 кг раствора, в котором массовая концентрация аммиака составляет 0,7 г/кг. В представленных опытах через сдувки выводят 3 мас.% парогазовой смеси. Как видно из приведенных в табл.1 данных, при соотношении свежего и вторичного пара 1,0:0,05 массовая концентрация аммиака в конденсате составляет 0,050 г/кг, а так как кроме аммиака конденсат содержит еще 0,07-0,08 г/кг других солей, то общая концентрация примесей превышает 0,1 г/кг, что не позволяет использовать конденсат в технологическом процессе без дополнительной очистки. Сброс этого конденсата вызывает загрязнение окружающей среды. Кроме того, значительно возрастают удельные энергетические затраты, обусловленные недоиспользованием теплового потенциала вторичного пара. Увеличение доли вторичного пара в парогазовой смеси при соотношении 1,0: 0,25 также приводит к получению конденсата вторичного пара низкого качества (содержание аммиака 0,04-0,1 г/кг). Это обуславливает увеличение энергетических затрат, вызванных необходимостью очистки конденсата, или приводит к загрязнению окружающей среды при его сбросе. Кроме этого, для сжатия таких количеств пара необходимо использование свежего пара с давлением 1,0-1,6 МПа. Получение пара с такими параметрами вызывает значительную трудность. Проведение процесса переработки раствора с использованием в качестве острого пара смеси свежего и вторичного пара в соотношении 1,0:(0,1-1,2) позволяет получать конденсат, содержащий не более 0,025 г/кг аммиака. Это дает возможность использовать его в основной технологии без дополнительной очистки. Таким образом, в процессе противоточного контактирования конденсата с парогазовой смесью (также содержащей аммиак) в предлагаемом диапазоне 1,0: (0,1-1,2) происходит практически полный переход аммиака из жидкой фазы в газообразную. При последующем использовании полученной парогазовой смеси для выпаривания вывод из греющей камеры через сдувки не менее 2 мас.% парогазовой смеси обеспечивает удаление практически всего аммиака, приходящего с исходным раствором. Это исключает возможность накопления его в греющей камере и снижение теплотехнических показателей ее работы. Результаты, характеризующие влияние количества отводимой через сдувки парогазовой смеси на качество конденсата, и технологические показатели работы греющей камеры приведены в табл.2. Как видно из табл.2, при увеличении количества выводимой через сдувки парогазовой смеси с 1,5 до 2,0 мас.% коэффициент теплопередачи в греющей камере возрастает с 600 до 1800 Вт/м² ˙^оС, а массовая доля примесей в конденсате вторичного пара снижается с 0,2˙10^-3 до 0,04˙10^-3. Полученный конденсат можно использовать снова в гальваническом производстве без дополнительной очистки. При последующем увеличении количества отводимой через сдувки парогазовой смеси удельный расход греющего пара возрастает. С точки зрения экономической целесообразности наиболее выгодно отводить через сдувки 2-4 мас.% парогазовой смеси. Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества: позволяет получить конденсат, пригодный для повторного использования в основном технологическом процессе без введения дополнительной стадии (адсорбции) и использования дорогостоящих адсорбентов; устраняет сбросы вредных веществ, выводимых при регенерации адсорбента, и позволяет получить сульфат аммония, пригодный для использования в сельском хозяйстве; сокращает объем потребляемой свежей воды за счет получения кондиционного конденсата.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД, загрязненных неорганическими и органическими примесями и содержащих аммиак, включающий выпаривание сточных вод с образованием вторичного пара, загрязненного аммиаком, и суспензии, конденсацию вторичного пара, очистку конденсата и его повторное использование, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат и уменьшения степени загрязнения окружающей среды, очистку конденсата осуществляют противоточным контактированием его с острым паром, в качестве которого используют смесь свежего и вторичного пара при их соотношении 1,0 : (0,1 - 1,2), при этом образующуюся в результате очистки конденсата парогазовую смесь подают на выпаривание сточных вод и затем в количестве не менее 2 мас.%: направляют на абсорбцию.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---