Способ локальной очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных стоков и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к способам локальной очистки высококонцентрированных сточных вод кожевенных предприятий, содержащих сульфиды. Целью изобретения является повышение степени очистки зольных стоков, снижение удельного сопротивления фильтрации получаемых осадков, предотвращение загрязнения окружающей среды сероводородом и увеличение степени рекуперации серосодержащих соединений. Для осуществления способа очистку сульфидсодержащих зольных стоков ведут подкислением зольного стока серной кислотой до рН 4 - 4,5 введением кислоты в течение 1 - 10 мин рассредоточено не менее чем в 10 точек на 1 м 2 поперечного сечения реактора со скоростью 1 м/с через 5 - 15 мин предварительной аэрации, а аэрационную дегазацию - в течение 2 - 3 ч с интенсивностью подачи воздуха 50 - 90 м 3/м 2 . ч и последующим отстаиванием в течение 1 - 2 ч. В качестве абсорбента дегазируемого сероводорода используют раствор гидроксида натрия концентрацией 5 - 15%. Установка для осуществления способа локальной очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных стоков с рекуперацией серосодержащих соединений включает сооружение для очистки зольных стоков, выполненное герметично, состоящее из цилиндрической и конической частей с отношением высоты к диаметру 1 - 2

аэрационную систему, расположенную на расстоянии 0,5 - 1,0 м от низа цилиндрической части сооружения, систему для подачи кислоты с распределительным трубопроводом, расположенным на высоте 0,2 - 0,9 м над системой аэрации, и абсорбер. Предложенный способ и установка для его осуществления обеспечивают возможность повышения эффективности комплексной очистки сточных вод и получения следующих показателей: по взвешенным веществам 90 - 97%, сульфидам 97 - 92%, ХПК 60 - 65%, общего азота 70 - 75%, белкового азота 80%, аммонийного азота 50 - 60%. Образующийся при очистке осадок не содержит сульфидов, обладает хорошими фильтрационными свойствами. Способ позволяет вернуть в производство 90 - 95% сульфидной серы. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил., 7 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (Н) () С 02 F l /20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2!) 4420051/31-26 (22) 29,04.88 (46) 23.07,90. Бюл. В 27 (71) Московский инженерно-строительный институт им, В,В.Куйбышева (72) И.Н.Чурбанова, Г,Н.Кудряшова (SU), П.M.Íà÷åâà (BG), Т.Г.Федоровская и Ю.А.Лабуренко (SU) (53) 628.lá(088,8) (56) Фрилянд А,Ф. Очистка и использование сточных вод кожевенных заводов за рубежом, - М,, 1972, с, 78-81. (54) CIIOCOS ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СУЛЬФИДСОДЕРЖАЩИХ

ЗОЛЬНЫХ СТОКОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕ СТВЛЕНИЯ . (57) Изобретение относится к способам локальной очистки высококонцентрированных сточных вод кожевен.ных предприятий, содержащих сульфи. ды, Целью изобретения является повышение степени очистки зольных стоков, снижение удельного сопротивления фильтрации получаемых осадков, предотвращение загрязнения окружающей среды сероводородом и увеличение степени рекуперации серосодержащих соединений. Для осуществления способа очистку сульфидсодержащих зольных стоков ведут подкислением зольного стока серной кислотой до рН 4-4,5 введением кислоты в течение 1-10 мин рассредоточено не менее чем в 10 точек íà l м поперечного сечения реактора со скоростью l м/с через 515 мин предварительной аэрации, а

2 аэрационную дегазацию - в течение

2-3 ч с интенсивностью подачи возду ха 50-90 м /м ч и последующим отг стаиванием в течение 1-2 ч. В качестве абсорбента дегазируемого сероводорода используют раствор гидроксида натрия концентрацией 5-!5%. Установка для осуществления способа локальной очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных стоков с рекуперацией серосодержащих соединений включает сооружение для очистки зольных стоков, выполненное герметично, состоящее из ци линдрической и конической частей с отношением высоты к диаметру 1-2; аэрационную систему, расположенную на расстоянии 0,5-1 0 м от низа цилиндрической части сооружения, систему для подачи кислоты с распределительным трубопроводом, расположенным на высоте 0,2-0,9 м над системой аэрации, и абсорбер. Предпожен- ный способ и установка для его осуществления обеспечивают возможность повышения эффективности комплексной очистки сточных вод и получения следующих показателей: по взвешенным веществам 90-97%, сульфидам 97-99%, ХПК 60-65%, общего азота 70-75%, белкового азота 80%, аммонийного азота

50-60% ° Образующийся при очистке осадок не содержит сульфидов, обладает хорошими фильтрационными свойствами.

Способ позволяет вернуть в производство 90-95% сульфидной серы. 2 с. и 1 з.п, ф-лы, 9 an., 7 табл.

1579902

Изобретение относится к очистке сточных вод, содержащих сульфиды, и может быть использовано для локальной очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих сточных вод кожевенных предприятий.

Цель изобретения - повышение степени очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных стоков, снижение удельного сопротивления фильтрации образующегося осадка, предотвращение загрязнения окружающей среды сероводородом и увеличение степени рекуперации серосодержащих соединений.

Для осуществления способа подкисление проводят до рН 4-4,5 введением кислоты в течение 1-10 мин, рассредоточено не менее чем в 10 точек на м поперечного сечения реактора со

2 скоростью 1 м/с через 5-15 мин предварительной аэрации, а аэрационную дегаэацию осуществляют в течение 23 ч с интенсивностью подачи воздуха

50-90 м /м ч и последующим отстаиваЗ 2 нием в течение 1-2 ч, Абсорбцию сероводорода ведут барботажным методом с использованием в качестве абсорбционной жидкости раствора гидроксида нат- рия с концентрацией 5-15%, Минимальное значение продолжительности аэрационной дегазации 2 ч получено иэ условия достижения необходи мого эффекта очистки зольного стока от сульфидов в условиях предлагаемой установки. Для получения хорошей структуры образующихся хлопьев с целью их более эффективного осаждения дегезация зольной жидкости не должна длиться более 3 ч, Продолжительность

40 отстаивания меньше 1 ч не обеспечивает требуемого эффекта, а больше

2 ч - приводит к черезвычайно большому уплотнению осадка, Величины интенсивности аэрации (Х з ) 50-90 м /м ч

3 < 4S обеспечивают полноту десорбции сероводорода с учетом специфического состава зольных стоков и осуществления процесса в предлагаемой установке.

Контактный режим работы установки требует предварительного перемешивания зольного стока для обеспечения однородности среды во всем объеме сооружения, что достигается работой аэрационной системы в течение 5.15 мин до ввода кислоты в реактор.

Минимальный предел назначен с учето характера взвеси эольных стоков, а максимальный - иэ условия сокращения потери сульфидной серы за счет окисления кислородом воздуха.

Режим подкисления, предусматривающий залповый ввод кислоты в течение

1-10 мин, рассредоточено не менее чем в 10 точек на 1 м в зону самого активного перемешивания поперечного сечения реактора со скоростью

1 м/с, определен с целью получения минимальных потерь сульфидных соединений из-эа образования коллоидной серы при прямом взаимодействии выделяющегося сероводорода с вводимой концентрированной серной кислотой,а также с целью ускорения процесса десорбции сероводорода, В предлагаемом режиме подкисления осуществляется максимально быстрое перемешивание и подкисление всего объема обрабаты-. ваемого зольного стока с минимальным по времени контактом выделяющегося сероводорода с поступающей кислотой, Режим подкисления определен с учетом специфического состава обрабатываемых зольных стоков при применении предлагаемой „.:,пя осуществления способа очистки установки, Нижний предел концентрации абсорбционного раствора определен из условия полного поглощения сероводорода из газовоздушной смеси. концентрация едкого натра 5% и выше гарантирует полное поглощение сероводорода из газовоздушной смеси и исключает возможность проскока сероводо» рода через абсорбционную колонну даже при подаче гаэовоздушной смеси до

40 м /м . Верхнее значение предела г концентрации раствора гидроксида натрия 15% принято с учетом максимального насыщения абсорбционного раствора сульфидом и гидросульфидом натрия по результатам экспериментальной. проверки, при которой установлено, что в высококонцентрированных сульфидных растворах, полученных при концентрациях абсорбционного раствора выше 15% и интенсивности подачи гаэовоздушной смеси 25 м /м ° ч, происходит активное окисление сульфидов и гидросульфидов, что приводит к уотерям сульфидной серы и к снижению степени рекуперации.

При очистке зольных стоков предлагаемым способом интенсификация процесса очистки осуществляется также подкислением до рН 4,0-4,5, Под2 ванных сульфидсодержащих зольных стоков — повышение степени очистки зольных стоков и улучшение качества осадков, предотвращение загрязнения окружающей среды сероводородом и увеличение степени рекуперации серосодержащих соединений, На фиг,l представлена схема установки для осуществления способа локалькой очистки сульфидсодержащих зольных стоков с рекуперацией серосодержащих соединений; на фиг.2аэрационная система; на фиг.3распределитель кислоты; на фиг,4кривые кинетики десорбции сероводо рода при разных соотношениях высоты к диаметру Н/D; на фиг,5 — кривые кинетики отстаивания зольных жидкостей при разных соотношениях Н/Di на фиг.б - кривые кинетики десорбции сероводорода после аэрационной дегазации с разной интенсивностью аэра ции; на фиг,7 = кривые кинетики отстаивания зольных жидкостей после аэрационной дегазации с разной интенсивностью аэрации; на фиг,8 - кривые кинетики десорбции сероводорода при различных начальных концентрациях сульфидов и взвешенных веществ и с разной прОдолжительностью аэрационной дегаэации жидкости; на фиг,9кривые кинетики отстаивания эольных жидкостей после десорбции сероводорода с разной продолжительностю аэрационной дегазации.

Установка для очистки зольных сточных вод содержит реактор-отстойник 1, трубопровод 2 подачи зольного стока, трубопровод 3 подачи воздуха, аэрационную систему 4, емкость 5 для конпентрирования серной кислоты, трубопровод б для подачи кислоты, задвижку 7 с реле-регулятором по сигналу потенциометра, распределитель 8 кислоты, датчик 9 рН-метра, патрубок !

О слива очищенного зольного стока в общую канализацию, патрубок ll выгрузки осадка на дальнейшую обработку и трубопровод 12 для отвода газовоздушной смеси..В установке имеется абсорбер 13 барботажного типа, распределитель 14 газовоздушной смеси в абсорбционной колонне, насадки 15, загрузка 16 из инертного материала, трубопровод 17 выхода. очищенного от сероводорода воздуха, воздушный фильтр 18, емкость 19 для приготовления абсорбционного раствора едкого

5 157990 кисление вызывает перевод сульфчдных и гидросульфидных соединений s газообразный сероводород, который выделяется из.,эольного стока путем

5 дегазации аэрированием, а также при подкислении зольной жидкости одновременно происходит процесс оптимальной коагуляции загрязнений минерального и органического происхождения, так как в пределах рН 4-4,5 находится изоэлектрическая точка белков эольной жидкости. В результате подкисление до этих значений приводит к полной коагуляции белков с образованием хорошо оседающих хлопьевидных частиц. Осадок, образующийся при отстаивании, хорошо отдает воду, его последующая обработка не приводит к выделению сероводорода, Подкисление зольного стока до более низких значений рН позволяет провески процесс десорбции сероводорода более эффективно, но снижение рН ниже изоэлектрической точки, т.е. ниже 4,0, приводит к измельчению. белковых структур, замедляет процесс отстаивания и снижает эффект очистки зольного стока, причем наступившие изменения необратимы, На эффективность отстаи- 30 вания влияет также и продолжительность процесса дегазации аэрированием, Увеличение продолжительности аэрации больше 3 ч влечет эа собой измельчение скоагулированных белковых структур и снижение эффекта очистки от взвешенных веществ.

В качестве абсорбента сероводорода применяют раствор гидроксида натрия, обеспечивающего возможность воз- 40 врата в производство образующегося при абсорбции раствора сульфида и гидросульфида натрия. Абсорбция сероводорода осуществляется барботажным методом, что снижает потери суль- 45 фидной серы в результате окисления по сравнению с методом орошения, обеспечивая достаточно полное поглощение сероводорода из газовоздушной смеси, Эффективное поглощение серо- 5р водорода иэ газовоздушной смеси достигается, если интенсивность барботирования в абсорбере варьируется в пределах 10-25 м /и, При большеи интенсивности барботирования наблю- 55 даются потери сульфидной серы за счет окисления, Цель изобретения установки для локальной очистки высококонцентриро1.5?9902

40 натра, трубопровод 20 для заполнения абсорбционной колонны раствором едкого натра, трубопровод 21 выпуска несыщенного сульфидом натрия и гидросульфидом натрия раствора и подачи в производство, датчик 22 потенциометрического контроля pS потенциометры 23,манометры 24, перфорированн=" труба 25 и отверстия 26.

На фиг.4-9 позициями обозначены:

27 - кривая снижения концентрации сульфидов при H/D 3,5; 28 - то же, при H/D = 3; 29 - то же, при Н/D =

3; 30 - то же, при Н/D 1; 31 - 15 то же, при Н/D = 0 5; 32 - кривая кинетики отстаивания зольной жидкости при Н/Э = 0,5; 33 - то же, при

Н/D = 1; 34 - кривая снижения концентрации сульфидов при Ец 20

30 м /м ч; 35 - то же, при Т

= 40 м /м -ч; 36 - то же, при I 2

= 50 м /м ч; 37 - то же, при Iz>p=

= 70 мз/м ч; 38 - то же, при Iö

90 мЭ/м ч; 39 — то же, при I p= 25

100 м /м ч; 40 то же, при Io э — 110 м /м ч; 41 - кривая кинетикй отстаивания зольной жидкости после э аэрационной дегазации с Ец р 110 м /

/м "ч; 42 - то же, с Iä>p = 1ООм /м ч1 30

43 - то же, с I »= 90 м /м ч; 44тоже, сЕ,. =70м/м ч; 45-то ие, с Таза = 50 м /м ч; 46 - то же, э с I = 40 м /м ч; 47 - кривая сни жения концентрации сульфидов в обрабатываемой зольной жидкости с начальной концентрацией сульфидов 2,05 г/л, взвешенных веществ 20,85 г/л, рН 12,5 при аэрационной обработке с Т

= 70 м /м ч в течение 2 ч; 48 - то же, за время аэрационной обработки

3 ч; 49 - то же, за время обработки

4 ч; 50. — кривая снижения концентрации сульфидов в обрабатываемой зольной жидкости с начальной концентра- 45 цией сульфидов 2,05 г/л, взвешенных веществ 60,10 г/л и рН 12,8 при э аэрационной обработке с Iö 70 м /

/м ч в течение 4 ч; 51 - время снижения концентрации сульфидов в обрабатываемой зольной жидкости с начальной концентрацией сульфидов 2,50 г/л, взвешенных веществ 20,80 г/л и рН

12,5 при аэрационной обработке с

70 м /м ч в течение 3 ч; 52э кривая снижения концентрации сульфидов в обрабатываемой зольной жидкости с начальной концентрацией сульфидов 2,50 г/л, взвешенных веществ

60„14 г/л и рН 12,8 при аэрационной обработке с I 70 м /м ° ч в течег акр ние 3 ч, 53 - кривая кинетики отстаивания зольной жидкости с исходной концентрацией сульфидов 2,05 г/л, взвешенных веществ 20,85 г/л и рН

12 5 после аэрационной дегазации в течение 3 ч; 54 - то же, после аэрационной дегазации в течение 3 ч; 55то же,.после аэрационной дегазации в течение 4 ч, Установка (реактор-отстойник) выполнена из металла с внутренним антикоррозийным покрытием, герметйчно, с рабочим объемом 10-25 м и состоит из конической и цилиндрической частей с обособленными зонами реакции, отстаивания и улавливания газовоэдушной смеси. Отношение высоты цилиндрической части к диаметру составляет 1-2. Угол присоединения конической части к цилиндрической дол-. жеч быть не больше 30 ° Трубопровод б

2 подачи эольного стока в установку осуществля тся на верхней границе окончания цилиндрической части установки, Слив очищенного зольного стока осуществляется через патрубок 10, расположенный на 0,4 Н от низа цилиндрической части, а выгрузка осадка через патрубок 11, расположенный внизу конической части установки.

Из самой верхней точки установки выходит трубопровод 12 для отвода газовоздушной смеси.

Аэрационная система выполнена из перфорированных коррозионно устойчивых труб по схеме, показанной на фиг.2, Отверстия 26 расположены с нижней стороны труб, причем диаметр отверстий увеличивается от центра к периферии. Исходя из геометрических характеристик дисперсной фазы зольных стоков предел диаметра отверстий должен быть в диапазоне 2-5 мм, а скорость выхода воздуха из отверстий при расчете дырчатой аэрационной системы нужно принимать в пределах 2040 м/с, Система подачи кислоты состоит из емкости 5 для концентрированной кислоты, трубопровода 6 для подачи кислоты, задвижки 7 с приводом и распределителя 8 кислоты (фиг ° 3). Диаметр окружности, по которой располагается труба распределителя кислоты, должен быть в два раза меньше диаметра ре1579902

10 актора, Диаметр отверстий, расположенных по нижней стороне кольцевой трубы, равен 1 мм. Распределитель 8 кислоты размещается на 0,2-0,9 м над аэрационной системой 4. Все элементы системы выполнены из кислотоупорного материала, Работа задвижки 7 для подачи кислоты автоматизирована по сиг- налу рН-метра с контрольным датчи10 ком 9.

Абсорбер 13 барботажного тига выполнен в виде металлической колонны с насадками 15 и загрузкой 16 из инертного материала, Трубопровод !7 выхода очищенного от сероводорода воздуха расположен в верхней части абсорбера, после чего воздух проходит через воздушный фильтр 18. В нижней части абсорбера расположен трубопровод 21 "выпуска насыщенного раствора сульфида и гидросульфида натрия. Ра» бота задвижки 7 для слива насыщенного абсорбционного раствора автоматизирована по сигналу потенциометра 23 с контрольным датчиком 22.

Установка работает следующим образом, Зольный сток эакачивают в комбини". рованное сооружение. включают аэра- 30 ционную систему и в течение 5-15 ьзтн перемешивают весь объем эольной жидкости, В сооружении создается давление P -= 0 1-0,4 кгс/см . Из емкости

5 с серной кислотой, где предвари- тельно с помощью пневматической системы создано давление. P = 0,6-1 кгс/

/см, по .трубопроводу 6 через распределитель 8 рассредоточено в реактор подается кислота в зону самого актив- 40 ного перемешивания залпом в течение

1-10 мин, Ввод кислоты осуществляется автоматически с помощью реле-регулятора задвижки 7 по сигналу рН-метра, Контроль степени подкисления . 45 зольника ведется датчиком 9 рН-метра.

Процесс аэрационной дегазации длится

2-3 ч, после чего аэрационную систему отключают, и начинают процесс отстаивания в течение 1-2 ч. Затем осветленный слой сливают в общую канализацию, а осадок выгружают и подают на дальнейшую обработку (обезвоживание или рекуперация белков). Выделившийся в результате обработки золь- 55 ного стока по указанной технологии сероводород в смеси с воздухом по трубопроводу 12 поступает в нижнюю ,часть абсорбционной колонны H через распределитель 14 газовоздушной смеси рассредоточенно подается в абсорбционный раствор, заранее приго1овленный в емкости 19 и загруженный в абсорбер по трубопроводу 20 ° После освобождения от сероводорода воздух по трубопроводу 17 проходит через фильтр 18 и поступает в атмосферу.

При насыщении абсорбционного раствора сульфидом и гидросульфидом натрия, что контролируется потенциометрическим прибором при помощи датчика 22, автоматически осуществляется открытие задвижки 7.по сигналу потенциометра 23, и насыщенный раствор подают в производство, Соотношение размеров конструктивных элементов комбинированного сооружения, с целью получения оптимальных гидродинамических условий для проведения процесса аэрационной дегазации с подкислением, устанавливается B ко лоннах разного диаметра с постоянным по высоте наполне щем. Диапазон изменений отношения высоты к диаметру (Н/П) варьируется от 0,5 до 3,5, Зольный раствор с начальной концентрацией сульфидов 1600 Mr/ë подкнсляют до рН 5 серной кислотой и аэрируют в течение 3 ч с интенсивностью

73 м /м ч, а затем отстаивают.

Оценка процесса дегазации сероводорода из растворов проводится по контролю остаточных концентраций сульфидов через; 0,25; 0,5f 0,75; 1 0;

1,5; 2,О; 3,0 ч, По результатам проведенных опытов построены кривые кинетики десорбции сероводорода, представленные на фиг.4, при Н/D = 3,5 (кривая 27),при Н/В = 3 (кривая 28), при Н/D = 2 (кривая 29), при Н/D 1 (кривая 30), при Н/D 0,5 (кривая

31). Значения остаточных концентраций сульфидов в обработанных растворах равно соответственно 108, 64, 36, 28 и 25 мг/л, Анализ экспериментальных данных и характер кривых IIo казывает, что процесс десорбции при отношниях Н/D, равных 3 и 3,5, растянут по времени, т,е, идет с низкой скоростью, и остаточное содержание сульфидов после 3 ч обработки в дватри раза выше остаточных концентра ций, которые получаются при обработке в колоннах с Н/D 2 . Дальнейшее уменьшение отношения Н/D ведет к ускорению десорбции сероводорода и к более глубокому изъятию сульфидов из

1579902

12 растворов, но при значениях Н/D = 1 результаты экспериментов становятся очень близкими по своим значениям (кривые 30 и 31), а вместе с этим увеличиваются габариты установки по

5 площади, создаются неблагоприятные условия для получения однородности раствора по всему объему, усложняется процесс равномерного подкисления, что сказывается на структуре хлопьев, образующихся при коагуляции органических соединений, ухудшается процесс их осажцения и снижается эффект очистки по взвешенным веществам. Это подтверждается характером кривых кинетики отстаивания зольных жидкостей, представленных на фиг,5, построенных по результатам экспериментальных исслецований в колоннах с отношением

Н/D = 0,5 (кривая 32) и Н/D 1 (кривая 33). На основании полученных результатов экспериментов установлен предел, величины отношения Н/D 1-.2.

Для оценки влияния местоположения 25 аэрационной системы на эффект снижения сульфидов по предлагаемому способу локальной очистки зольных стоков поставлена серия опытов, С учетом количественного состава взвеси в ЗО зольной жидкости при условиях проведения последующего процесса отстаивания в этой же установке условно выделена отстойная зона, глубина которой определена с учетом максимального объема осадка, образующегося при отстаивании после аэрационной дегазации Н S и принята равной 1/3 высоты всего сооружения, В связи с этим и определен нижний предел расположения 40 аэрационной системы на высоте 0,5 м от низа цилиндрической части во избежание .ее засорения осадком при эксплуатации, После подачи зольной жидкости с 45 концентрацией сульфидов 2,1 г/л в экспериментальные колонны, отношение

BbIcoTbl к диаметру (Н/D) которых принято в.установленном интервале: 1;

1,5; 2, включается аэрационная сис- 50 тема с интенсивностью 50, 70, 90 м /

/ м ч, Через 15 мин осуществляют подачу кислоты в течение 5 мин. При указанных параметрах процесс наблюдают, изменяя только местоположение аэрационной системы по высоте колонн на расстоянии 0,5; 0,7; 1,0; 1,2 м от низа цилиндрической части. Эффективность процесса оценивается по сульфидам через 0,5 ч после включения аэрационной системы. Эффективность десорбции сероводорода из золь ных стоков эа 0,5 ч обработки при из-" менении расположения аэрационной системы по высоте при различных соотношениях Н/D и интенсивностях аэрации приведена в.табл. 1.

Из табл.1 видно., что увеличение высоты расположения аэрационной системы по отношению к низу цилиндрической части выше 1,0 м заметно влияет на кинетику десорбции сероводорода, снижая эффект очистки от сульфидов локально в нижней части экспериментальных колонок, В интервале 0,51,0 м значения эффективности в трех точках отбора проб почти не отличаются при разных соотношениях Н/D и интенсивностях аэрации.

В производственных условиях на установке, состоящей из герметически закрытого комбинированного сооружения (реактор-отстойник) с геометрическими размерами, мм: диаметр 1000; высота цилиндрической части 1000; высота конической части 470; высота газосборной зоны 320; аэрационной системы из перфорированных труб, выполненной по схеме, показанной на. фиг.2, системы подачи и распределения кислоты и абсорбера барботгжного типа, прйводят исследования по установлению технологических параметров процесса локальной очистки высококонцентрированных зольных стоков по предлагаемому способу, Для определения пределов интенсивности аэрации с целью достижения максимального эффекта очистки в сооружение закачивают зольные стоки объемами 1 м с С „ „= 2,1 г/л и рН

12 5 и включают систему аэрации, подкисляют до рН 4,5 и аэрационную обработку проводят в течение 3-5 ч с интенсивностями: 30; 40; 50; 70;

90; 100 и 110 м /м ч, после чего отстаивают растворы в течение 24 ч, Контроль процесса очистки осуществляют по показателю снижения концентраций сульфидов в обрабатываемом стоке и по кинетики-осаждения взвеси.

После 3-часовой аэрационной обработки в зольных растворах получают следующие остаточные концентрации сульфидов: 160 мг/л - при интенсивности аэрации I»p= 30 м /м ч; 100 мг/л3 2 °

l4 !

1579902 при 1 = 40 мэ/м2- ч; 83 мг/л - при

Iz»= 50 мЭ/м ч; 41 мг/л - при

I = 70 м /м ч; 28 мг/л - при

I »= 90 м /м ч; 23 мг/л — при

I»l,= 100 м /м -ч; 20 мг/л - при

Э 5

I 110 мЭ/м ч, "k ак видно из представленных результатов, максимальное снижение сульфидов достига:.òñÿ при интенсивности

il0 м /и ч, но при интенсивности

Э 2.

110 и /м ч и !00 м /м уменьшается Э г.

3 г эффект осаждения взвеси, Данные киz нетики осаждения при I»l, = 90 м /и ч, 3 г при Хсзр 70 м /м ч и при Х

2 л

50 мЭ/м "ч показывают, что процесс отстаивания идет с одинаковой скоростью и заканчивается за 1,5-2 ч, тог да как обработанный с интенсивностью

100 м /м ч зольный сток отстаиваетЭ г ся с таким же эффектом за 4 ч, а при !

l0 м /м ч намного больше. В связи

Э с этим верхний предел диапазона интенсивности аэрации для осуществления способа составляет 90 м /м . ч, При 25

Э

2 интенсивности аэрации менее 50 м /м ч для получения того же эффекта по снятию сульфидов увеличивается продолжительность дегазации до 4 ч при интенсивности 40 м /м ч, до 5-6 с при

Э

30 м /м ч ° Вместе с этим уменьшение

?, ниже 50 м /м . ч не обеспечивает

Э г равйомерность и необходимую быстроту подкисления и дегазации всего объема жидкости, нарушая таким образом и правильное протекание коагуляции нерастворенных веществ, что сказывается на ходе эффективности процесса отстаивания, При обработке высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных стоков большое влияние на эффективность проводимых процессов обработки имеет однородность состава па всему объему перед началом подкисления и 45 аэрационной дегазации. Специфика состава зольного стока, наличие большого количества нерастворенных веществ минерального и органического происхождения до 80 г/л, находящихся в грубодисперсном и коллоидном состоянии, определяет неравномерное их распределение в обрабатываемых объемах, В связи с этим возникает необходимость в предварительной гомогенизации зольных жидкостей, что осуществляется пнивматической аэрацией, В диапазоне возможных концент,раций взвешенных веществ (С 8 ) в зольном стоке кожевенного производства 20-80 г/л для достижения однородности состава по всему объему комбинированного сооружения необходима аэрация с минимальной допустиЭ мой по способу интенсивностью 50 м /

/м ч, Значения концентрации взвешенных веществ (г/и) в разных точках объема реактора в зависимости от исходных концентраций взвеси в зольных стоках и продолжительности аэрации представлены в табл,2.

Как видно из полученных данных, за счет перемешивания усреднение всего объема по взвешенным веществам путем предварительной аэрации происходит за 5 мин при исходной концентрации до 40 г/л, при концентрациях выше 40 г/л необходимо не менее

15 мин.

Фактором, влияющим на степень рекуперации сульфидной серы, является быстрое распределение вводимой кислоты по всему объему обрабатываемого зольного стока. Проведенные эксперименты показали, что подача кислоты в течение 1-10 мин, рассредоточенно не менее чем в 10 точек на 1 м попереч2 ного сечения реактора, обеспечивает степень рекуперацни сульфидных соединений 95% при интенсивностях аэрации

50-90 м /м ч. Увеличение времени

Э Г ввода кислоты более 10 мин при этих же интенсивностях и сосредоточенная (в одно место) подача кислоты снижают стегень рекуперации до 80-85% °

Рассредоточенная подача кислоты по сравнению с точечной улучшает ход процесса десорбции сероводорода и заметно влияет на степень рекуперации сульфидных соединений, а также на эффект очистки от взвешенных веществ.

Для быстроты достижения равномерного подкисления всего объема имеет значение и расположение распределителя кислоты по высоте сооружения с учетом созданного гидродинамического режима, Местоположение распределителя определяют по отношению к аэрационной системе, Обрабатывают по предлагаемому способу зольный сток с показателями С б ц= 5 40 г/л, С =

2,4 г/л, рН 12; 7, Аэрацию осуществляют с Iz = 70 мЭ/м ч. Подкисление ведут до достижения рН 4,0 в средней части установки с одновременным за15

1579902.16

Из полученных данных видно, что быстрое равномерное распределение кислоты по всему объему обрабатываемого зольника за время падкисления (1-10 мин) происходит в диапазоне высоты расположения распределителя кислоты над аэрационной системой от

0,2-0,9 м. Вместе с этим в этом же 25 диапазоне степень рекуперации сульфидных соединений достигает максимальных значений 90-95%, Эффект снижения концентрации сульфидов (Э ) и остаточные их кон- 3 центрации н обрабатываемых зольных стоках (Cg ) с разными значениями начальной концентрации сульфидов (С <„ ) и взвешенных веществ (С > ). .в течение процесса аэрационной де3 газации при подкислении до рН 4,0

lI I р = 70 и /м ч в зависимости от

z аэр времеМ и аэрации представлены в табл,4, Установлено, что 5%-ный раствор

NaOH можно, .ясыщать H S до достижения рН 12,7, что соответствует содержанию в нем сульфидов порядка

Q 4 г/л (считая по Н Я), после чего требуется з амена аб сор бцио нного раствора, Увеличение концентрации абсорбционного раствора больше 5% приводит к увеличению его абсорбционной емкости, Так, 15%-ный раствор способен поглощать сульфидные соединения до концентрации 10.г/л (считая по сероводороду), при которых рН 13-13,2, исключая опасность выделения серо40 водорода иэ абсорбционного раствора в окружающую среду, Дальнейшее повы-, шение концентрации раствора NaOH увеличивает его емкость выше 10 г/л сульфидных соединений, но при такой высокой концентрации сульфидных соединений получаются потери в -5% сульфидных соединений за счет окис3 ления при интенсивности в 100 м /м ч.

Уменьшение интенсивности распределения газовоздушной смеси до 25 м /м ч

Э сокращает эти потери до 1-2% ° Исследования по рекуперации сульфидных соединений с применением в качестве абсорбционного раствора 17%-ного

55 раствора NaOH показывают, что можно получить раствор с концентрацией до

12 г/л (считая по Н Б), но при этом потери сульфидной серы составляют от 5 до 15% при интенсивности даже мером значения рН в верхней и нижней частях установки. Сначала распределитель кислоты устанавливают на расстоянии 0,1 м от аэрационной системы и проводят подкисление, далее проводят эксперименты с размещением распределителя кислоты на расстояниях: 0,2; 0,3; 0,6; 0,5; 0,7; 0,9 и

1,1 м от аэрационной системы, Оценка вли: ния местоположения, распределителя кислоты на равномерность подкисления всего. объема обрабатываемого зольного стока и на степень рекуперации сульфидных соединений приведена в табл, 3.

Полученные результаты показывают, что эффект очистки от сульфидов 98% и больше обеспечивается за время обработки 2 ч при более низких значениях концентраций взвешенных веществ в зольных стоках и за 3 ч при высо ких значениях, Видно также, что начальная концентрация сульфидов при аэрационной дегазации в течение 2. 3 ч практически не влияет на конечные результаты эффекта очистки по сульфидам и остаточные концентрации, тогда как за время меньше.2 ч особенно при высоких концентрациях взвешенных веществ, влияние существенное, что усложняет контроль процесса в эксплуатационных условиях, При дальнейшем увеличении времени аэрационной дегазации эффект снижения сульфидов увеличивается незначительно за 1 ч дополнительной обработки (0,6-1,0%), хотя значения остаточных концентраций снижаются от

30-40 до 20"25 мг/л, что важно с точки зрения более полного извлечения сульфидов из сточных вод, Увеличение времени аэрационной дегазации больше 3 ч,.нарушает седиментационные свойства взвеси и ухудшает кинетику ее осаждения, что сказывается на эффекте осветления стока. Аэрационной дегазации в диапазоне 2-3 ч соответствует отстаивание в течение

1-2 ч, Величина 1 ч соответствует

2-часовой аэрации и низким значениям диапазона интенсивности аэрации, а

2 ч - соответствует 3-часовой азра H H высоким значениям диапазона изменения интенсивности аэрации, Результаты исследования процесса абсорбции сероводорода на лабораторной и производственной установках представлены в табл, 5, 157990?

55 до 25 м /м ч, что указывает на неэффективность рекуперации сульфидных соединений и абсорбционной системы при применении абсорбционного раствора NaOH с концентрацией > 15% °

Таким образом, 5-15%-ный абсорбционный раствор NaOH обеспечивает полную рекуперацию сульфидных соединений из газовоздушной смеси, образующейся в результате обработки зольного стока по предлагаемому способу и позволяет вернуть в технологический процесс производства кожи до

95% сульфида натрия.

Пример 1. Зольные сточные воды с указанными в табл.б качест3 венными показателями и объемом 1 м закачивают в установку (реактор-отстойник), Включают аэрационную систему с Ia = 80 м /м ч и проводят

3 z. предварительную аэрацию в течение

15 мин, после чего начинают подачу кислоты, не отключая аэрационную систему. Кислоту вводят за 9 мин до достижения рН 4,3. Аэрационную дегазацию осуществляют в течение 3 ч, после чего отключают аэрационную систему и отстаивают зольную жидкость в течение 2 ч, Полученные-качественные характеристики обработанного объема зольного стока, характеристика осадков и эффекты очистки (Э) также приведены в табл,б, С применением 5%-ного абсорбционного раствора

NaOH при интенсивности распределения газовоздушной смеси в.абсорбере

140 м /м ч, гидравлическом сопротивлении 30000 Па и объемном коэффициенте абсорбции 0,078 тыс ч получают степень рекуперации серосодержащих соединений 91,1%.

Пример 2. Зольный сток объемом 1 м с указанным в табл,б исходными характеристиками закачивают в реактор-отстойник, Включают

3 аэрационную систему с Е э = 60 м /

/м ч и проводят предварительную аэрацию в течение 10 мин, после чего начинают подачу ки сло ты не отключая аэрационную систему. Кислоту вводят за 7 мин до достижения рН 4,3, Аэрационную дегазацию проводят в-течение

2,5 ч, после чего отключают аэрационную систему и отстаивают зольную жидкость в течение 1,5:ч. Полученные качественные характеристики обработанного объема зольного стока и эф

I фекты очистки приведены в табл,б, С

35 применением 5%-ного абсорбционного раствора NaOH при интенсивности распределения газовоздушной смеси в абсорбере 106 м /м2 ч, гидравлическим сопротивлении 30000 Па и объемном коэффициенте абсорбции 0,053 тыс.ч степень рекуперации серосодержащих соединений составляет 94,2% °

Пример 3, Зольный сток объе,мом 1 м 9 с указанными в табл,7 исходными характеристиками закачивают в реактор-отстойник, Включают аэрационную систему с I = 50 м /м ч и

3 проводят предварительйую аэрацию в течение 7 мин, после чего начинают подачу кислоты не отключая аэрационную систему, Кислоту вводят за 7 мин до достижения рН 4,2. Расход серной кислоты составляет .0 кг/м по активному веществу. Аэрационную дегазацию проводят в течение 2 ч, после чего отключают аэрационную систему и отстаивают зольную жидкость в течение

1 ч, Полученные качественные характеристики обработанного объема зольного стока и эффекты очистки приведены в табл.7, С применением 5%-ного абсорбционного раствора NaOH при интенсивности распределения газовоздушной смеси в абсорбере 70 м /м ч, г гидравлическом сопротивлении 3000 Па и объемном коэффициенте абсорбции

0,049 тыс.ч степень рекуперации серосодержащих соединений составляет.

95%.

Пример 4 (иэвестный).,: Зольный сток с указанными в табл.7 исходными характеристиками и расходом

3,4 м /ч после предварительного отстаивания направляют в лоток длиной

15 м, шириной l м с заполнением

0,45 м, Внизу лотка установлены три аэрирующие перфорированные трубы длиной 14,5 м и диаметром 67 мм, Время обработки зольной жидкости в проточном режиме 2 ч, I .э = 17 и /м ч, 3

Кислоту подают в место поступления зольного стока в лоток постоянно и контроль за значениями рН осуществляют за 3 м от места ввода кислоты по достижению значения рН 5. Расход серной кислоты составляет 9,7 кг/м .

При выходе обработанного стока из лотка проводят анализ его качественного состава, Сравнительная характеристика показателей состава зольных сточных

19

1579902

55 вод по различным способам обработки представлена. в табл, 7, Из приведенных результатов видно, что предлагаемый способ позволяет повысить эффективность очистки по . сравнению .с известным по взвешенным веществам в 3-4 раза, по ХПК - в

1,5-2 раза, по сульфидам — в 1,11,2 раза, по общему азоту - в 3-4 ра3а, по белковому азоту — в 3,5-4 раза, по аммонийному азоту - в 22,5 ра а, Одновременно с повышением общего эффекта очистки по предлагаемому способу остаточные концентрации токсичных сульфидов в обработанных зольных стоках в 4-6 раз меньше

1 чем по известному способу, Преимуществом предлагаемого способа является то, что повышается эффективность комплексной очистки об» рабатываемых высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных сточных вод как по взвешенным веществам и сульфидам, так и по остальным показателям. Предлагаемый способ очистки и установка для его осуществления обеспечивает следующие эффекты по показателям: взвешенных веществ 9097, сульфидов 97-99 ., по ХПК 6065, общего азота 70-75 ., белкового азота 80 аммонийного азота 50-60 .

Остаточное содержание сульфидов в обработанных сточных водах не превышает 30-50 мг/л (считая по сероводороду). Образующийся при очистке зольных стоков по предлагаемому способу осадок не содержит сульфидов, обладает хорошими фильтрационными свойствами и имеет низкое удельное сопротивление, Предлагаемый способ и установка для его осуществления предотвращает вьщеление токсичного сероводорода в окружающую среду как во время обработки вследствие осуществления всех процессов в r åðìåòèчески закрытых сооружениях, так и из обработанных сточных вод и образующихся при этом осадков, что является ценнейшим преимуществом метода с экологической точки зрения, Способ и установка для его осуществления допускают высокий уровень автоматизации и гибкость регулирования процессов, а также компактное аппаратурное оформление, Предлагаемый способ обеспечивает

90-95 -ную рекуперацню серосодержащих соединений, что,составляет 5772 . исходного химического вещества сульфида натрия в кожевенном производстве.

Формул а изобретения

1, Способ локальной очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих эольных стоков с рекуперацией серосодержащих соединений, включающий подкисление серной кислотой, аэрационную дегазацию в реакторе с последующей абсорбцией сероводорода раствором гидроксида натрия, отстаивание стоков и вьщеление осадка, отличающийся тем, что, с целью повышения степепи очистки зольных стоков, снижения удельного сопротивления фильтрации образующегося осадка, предотвращения загрязнения окружающей среды сероводородом и увеличения степени рекуперации серосодержащих соединений, подкисление проводят до рН 4-4,5„ введением кислоты, в течение 1-10 мин рассредоточенно не менее чем в 10 точек на 1 м по2 перечного сечения реактора через 515 мин предварительной аэрации, а аэрационную дегазацию осуществляют в течение 2-3 ч с интенсивностью подачи воздуха 50-90 м /м ч и после2, дующим отстаиванием в течение 1-2 ч.

2. Способ по и. I, о т л и ч а юшийся тем, что абсорбцию сероводорода ведут барботажным методом с раствором гидроксида натрия кон центрации 5-15, 3. Установка для локальной очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных стоков, содержащая сооружение для очистки зольных сточных вод, аэрационную систему, систему для подачи кислоты и абсорбер барботажного типа, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения степени очистки зольных стоков и улучшения качества осадков, предотвращения загрязнения окружающей среды сероводородом и увеличения степени рекуперации серосодержащих соединений,, сооружение для очистки выполнено герметичным из двух частей - цилиндрической и конической, отношение высоты к диаметру составляет 1-2, аэрационную систему размещают на расстоянии 0,5-1 0 м от

1579902

21 мы для подачи кислоты расположен на

0,2-0,9 м над аэрационной системой, Таблица 1 низа цилиндрической части, при этом распределительный трубопровод систе1

Н/D

Рас ффективность десорбции ероводорода, Э з ние цили ческ еди част

Таблица 2

Концентрация взвешенных веществ, г/л, прн продолкительности оля предварительной аэрации, мин

Исх

c„ зол

l 8сто г/и

2О

19

20 го

29

29

39

58 56 52 51

48 53 53 52

51 44 49 49

69 65 64 63

68 66 67 64

59 61 59 61

89 86 85 81

87 82 80 79

75 78 79 79

4О

51 50

49 49

48 49

60 59

59 60

59 60

80 79

79 80

80 80

49

51

49

59

61

59

78

80 в!

60

Во

Таб

Точки контр

5,0

4,0

3,5

4,2

4,0

4,0

4,3

4,0

4,0

Низ

Середина

Верх

Степень

4,0

45 ° 0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,l

4,0

4,0

4,0

4,5 рехуперации сульфидных соединений, Х

93 90

83

95

0,3

0,5

0,7

1,0

I 2

0,5

1,0

1,2

0,5

1,0

1,2

0 5

It0

0,5

1,0

Низ 25

Середина 18

Верх !6

Низ ., 38

Середина 26

Верх 24

Низ 52

Середина 41

Верх 36

Низ 68

Середина 52

Верх 49

Низ 83

Середина 68

Верх 52

Низ 94

Середина 89

Верх 65

1

1

1,5

1,5

1,5

2

1

1,5

l 5

23

l8

17

36

24

27

48

41

38

68

5l

51

84

67

51

94 вв

SO

?О

90, 23 21

17 19

16 19 зг - 30

28 31

29 29

45 38

39 41;39 38

65 62

54 48, 53 43

83 76

69 68

57 54

92 93

87 ВВ

74 66

19

29

З0

З9

39

41

62

51

48

72

69

56

91

86

59 6

59,5

59,1

56,9

41,8

6i,2

61,1

60,8

76,0

76,0

75,8

75 3

75,0

77,2

77,2

59,7

59,8

59,8

59,9

60,0

61,2

61,2

61,2

76,0

76,1

76,4

75,3

75,5

77,2

77,6

59,7

59,8

59,8

59,9

60,3

61,2

61,2

6l,2

76,0

76,1

76,4

75,3

75,5

77,2

77,6

1579902

24

Таблица 4

На на це цн фи

С мг

123

68

42

183

127

95„4

96,8

97,3

98,4

99,0

96,2

96,6

97,5

98,6

94,0

95,1

96,7

97,9

98,8

92,7

94,9

96,8

98,0

2050

2500

Таблица 5

Кон рац рас ра

Степень абсорбции, Х ент, ч

4 18

4

1lроиэводственные 18

18

18.4

18

18

llронэводственные 18

29

3 Лабораторные

5 Лабораторные

1 95

195 65

2 55

3 33

4 20

1 120

1,5 85

2 63

3 35

306

306

306

306

306

306

137

106

106

306

306

306

306

306

306

137

106

106

106

0,08

0,08

0,08

0,08

0,08

0,08

0 14

0,14

0,14

0,038

0,029

0,029

0,08

0,08

0,08

0,08

0,08

0,08

0,14

0,14

0,14

0,14

0,14

0,14

0,038

0,029

0,029

0,029

30000

2,4

2,4

1,2 .

1,2

0,8

0,8

3,84

1,82

l,28

0,091

0,071

0,035

2,4

2,4

1,2

1,2

0,8.

0,8

3,84

3,84

l,92

l,93

1,28

1,28

0,091

0,071

0,071

0,0355

72,5

68,3

82,3

77,2

94, 8

88,6

50,4

57,8

66,5

93,,6

96,7

99,2

99,8

98,2

99,8

100

26!

579902

Т а блиц а. 6

Прим

Показател

Исходи зольны сток

4,3

12,7

12,8

4,3

99,6

66,8

98,3

74,3

80,1

58,5

9260 .10 1а 2, 3 10- ш11878 .10 1о 1 8 -10 to Таблица 7

5,0

12,7

4,2

3,5 10 (о

8860 10 "

Осадок не выделен рН

Взвешенные вещества, г/л

ХПК, г/л

Сульфиды, г/л

Общий азот, г/л

Белковый азот, г/л

Аммонийный азот, г/л

Удельное сопротивление осадка, см/г рН

Взвешенные вещества, г/л

ХПК, г/л

Сульфиды, г/л

Общий азот, г/л

Белковый азот„ г/л

Аммонийный азот,г/л

Удельное сопротивление осадка, см/г

58,4

34,78

2,63 .

2,87

1,99

0,88

20,85

28,72

2,05

2,22

1,62

0,60

0,12

9,98

0,03

0,76

0,40

0,36

99,8

81,3

98,9

73,5

79,9

59,1

0,12

11, 75

0,03

0,64

0,34

0,30

36,8

39,64

2,96

3, 12

2,08

0,94

99,4

59,1, 98,5

71,2

79,0

50,0

0,14

13,16

0,05

0,80 0,41

0,39!

4,99

19,67

О;20

1,79

l,31

0,48

28,10

31,50

90,0

19,4

19,1

20,0

1579902

lM

1б00

3 ЮО л

9 юар

В á00

ФОО

Ь о,2

2 бремя аярацаи, ч

Фиг 4

Ю

Ъ о

aà NO

Ф а л

9 50

Ь

1 2

Время ааапацдана, ч

Фйа 5

1579902

780 78ПО

7400 6

5, /000 аю

М0

Время азрпциы, v

1579902

2б00

7900

1ВОО

Bpepge аэрации, v

<Ьг.Ю

1 г драю отипаи8аииц v

ФжУ

Редактор Н,Яцола

Заказ 1990 Тираж 804 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

1 ОО ф n00 W 7000

g б00 (Юо с

200

$50 УО

В

Ю, Щ йN Ю

8 щ

Я

М И ф

Составитель Л.Суханова

Техред М.Моргеитал Корректор М,Шароши