Способ нейтрализации кислых сточных вод

 

Изобретение относится к области нейтрализации кислых сточных вод, в частности сточных вод установок хлорорганического синтеза и установок сжигания хлорорганических отходов, содержащих соляную кислоту. Для осуществления способа процесс нейтрализации кислых сточных вод, содержащих соляную кислоту с концентрацией 0,7-36,0 мас.%, осуществляют в две стадии: на первой стадии - природным известняком-реагентом, содержащим карбонат кальция, до остаточной концентрации соляной кислоты в пределах 0,05-1,0 мас.%, а на второй стадии - щелочным реагентом до рН 6,5-8,0 и процесс ведут под разрежением с дополнительной очисткой реакционных газов от хлористого водорода с последующим отделением осадка от нейтрализованного раствора. Использование изобретения позволит полностью нейтрализовать кислые сточные воды, образующиеся на установках хлорорганического синтеза и установках сжигания хлорорганических отходов, осуществить процесс нейтрализации сточных вод с соблюдением норм по содержанию хлористого водорода в выбрасываемых газах и взвешенных частиц в нейтрализованном растворе, а также создает возможность применить продукт нейтрализации сточных вод, содержащих соляную кислоту, - очищенный нейтральный раствор хлористого кальция - в народном хозяйстве. 1 ил.

Изобретение относится к области нейтрализации кислых сточных вод, в частности сточных вод установок хлорорганического синтеза и установок сжигания хлорорганических отходов, содержащих соляную кислоту.

Известен способ очистки кислых сточных вод, содержащих тяжелые металлы (Патент США 5645730, МПК⁶ С 02 F 1/64, опубл. 08.07.1997). Для нейтрализации сточных вод и поддержания кислотности нейтрализованных стоков в пределах рН= 7 используется зола печи.

Способ позволяет получить нейтральные стоки и решает поставленную по способу задачу сокращения содержания тяжелых металлов в растворе.

Недостатком способа является трудность дозирования золы из печи в камеры смешения и наличие внесения посторонних компонентов с золой, которые не позволяют производить сброс отработанных нейтрализованных стоков без их дополнительной очистки.

Известен способ нейтрализации кислой сточной воды, заключающийся в автоматическом дозировании щелочных реагентов в зависимости от нормативного и фактического значения рН и с учетом буферности присутствующих в сточных водах кислот (Заявка ФРГ 4233265, МКИ⁵ С 02 F 1/66, G 05 D 21/00, опубл. 07.04.94).

Способ позволяет провести полную нейтрализацию всех присутствующих в сточных водах кислот и вести процесс в автоматическом режиме по данным идентификации и оценки доли индивидуальных видов кислот с учетом их буферности.

Недостатком способа является необходимость большого расхода дорогостоящих щелочных реагентов при высоких концентрациях кислот в сточных водах, а также сложность схемы управления процессом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ нейтрализации кислых сточных вод, образующихся в виде отработанных растворов травильных ванн (Патент России 2064528, МКИ⁶ С 23 F 1/46, С 23 G 1/36, опубл. 27.07.96).

Способ нейтрализации кислых растворов включает последовательную двухстадийную обработку: на первой стадии - реагентом, содержащим карбонат кальция (конверсионный мел) до рН= 5, который вводят в избыточном количестве против стехиометрии по основным реакциям, а на второй стадии - щелочным реагентом до рН=6-8 с последующим отделением осадка.

Способ позволяет значительно сократить расход дорогостоящих щелочных реагентов в расчете на общий объем нейтрализуемой кислоты и получить осветленные стоки за счет отделения осадков.

Недостатком способа является трудность организации непрерывного технологического процесса сточных вод. Использование конверсионного мела как реагента, содержащего карбонат кальция, несмотря на относительно низкую его стоимость требует его дополнительной подготовки.

Кроме того, процесс нейтрализации сточных вод с высоким содержанием кислоты карбонатом кальция сопровождается обильным газовыделением и образованием устойчивой пены, что требует дополнительных технических решений для ее разрушения и очистки образующихся реакционных газов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение технологичности процесса и качества нейтрализации кислых стоков хлорорганических производств и установок сжигания хлорорганических отходов с широким концентрационным диапазоном содержания кислоты.

Технический результат при осуществлении заявляемого изобретения выражается в том, что с повышением технологичности процесса, заключающегося в непрерывности его проведения и высокой эффективности взаимодействия нейтрализуемого компонента с используемыми реагентами, достигается высокое качество конечного результата процесса за счет использования природного известняка и щелочного реагента, не содержащих токсичных ингредиентов, эффективного отделения осадка от нейтрализованного раствора и соблюдения чистоты отводимых реакционных газов путем их санитарной обработки от хлористого водорода.

Указанный технический результат при осуществлении заявляемого изобретения достигается тем, что в известном способе нейтрализации кислых сточных вод, включающем последовательную двухстадийную обработку: на первой стадии - реагентом, содержащим карбонат кальция, а на второй стадии - щелочным реагентом до рН= 6.5-8.0 с последующим отделением осадка от нейтрализованного раствора, нейтрализации подвергают сточные воды, содержащие соляную кислоту с концентрацией 0.7-36.0 мас.% и процесс ведут под разрежением с использованием природного известняка в качестве реагента, содержащего карбонат кальция, до остаточной концентрации соляной кислоты в пределах 0.05-1.0 мас. % и с дополнительной очисткой отходящего реакционного газа от следов хлористого водорода.

Использование сточных вод с широким концентрационным диапазоном содержания соляной кислоты в них позволяет осуществлять непрерывный процесс нейтрализации без существенных его изменений в гибком технологическом режиме.

Использование природного известняка в качестве реагента, содержащего карбонат кальция, позволяет снизить стоимость обработки сточных вод и предотвратить загрязнение природных водоемов тяжелыми металлами, присутствующими, как правило, в составе печной золы.

Отделение осадка от полученного после нейтрализации раствора предотвращает загрязнение природных объектов твердыми отложениями и создает возможность дальнейшего использования нейтрализованных стоков в народном хозяйстве.

Дополнительная очистка отходящих реакционных газов позволяет достичь санитарных норм содержания хлористого водорода в них и предотвратить загрязнение атмосферного бассейна хлористым водородом.

Ведение процесса с остаточной концентрацией соляной кислоты после первой стадии обработки кислых сточных вод в пределах 0.05-1.0 мас.% и последующее доведение их рН до 6.5-8.0 щелочным реагентом на 2 стадии нейтрализации обеспечивает быстроту и полноту конверсии хлористого водорода, содержащегося в кислых сточных водах, достижение качества их нейтрализации и создает оптимальные условия для формирования осадка при дальнейшем его отделении от нейтрализованного раствора.

Создание разрежения в системе нейтрализации и дополнительной очистки реакционных газов обеспечивает эффективный отвод газов из реакционной зоны.

Способ осуществляется следующим образом.

Сточные воды, образующиеся в хлорорганическом синтезе и с установок сжигания хлорорганических отходов, с содержанием хлористого водорода в пределах 0.7-36.0 мас. % из буфера-усреднителя 1 (фиг.1) непрерывно подаются насосом 2 в нижнюю часть реактора 3, заполненного природным известняком. В верхнюю часть реактора 3 также непрерывно подается природный известняк.

Соляная кислота реагирует с карбонатом кальция и за счет выделяющего углекислого газа транспортируется в виде пены в сепарационную часть реактора 3, в которой происходит разрушение пены, образованной реакционным раствором и углекислым газом на слабокислый раствор с остаточным содержанием кислотности 0.05-1.0 мас.%, и газовый поток, отводимый на санитарную колонну 5. Слабокислый раствор из реактора 3 самотеком выводится в реактор 4, в который непрерывно подается водный раствор щелочного агента в количестве, обеспечивающем поддержание рН=6.5-8.0 в отводимом из реактора 4 нейтрализованном растворе на стадию отделения твердого осадка. Газовый поток из реактора 3 поступает в санитарную колонну 5, орошаемую водным раствором щелочного агента, для улавливания из него следов хлористого водорода.

Разрежение в системе "реактор 3-санитарная колонна 5" создается вентилятором 6, установленным после санитарной колонны и осуществляющим принудительный вывод газов из системы нейтрализации кислых сточных вод и санитарной очистки реакционных газов.

Способ нейтрализации сточных вод, содержащих соляную кислоту, включающий последовательную двухстадийную обработку: на первой стадии - природным известняком, а на второй стадии - щелочным агентом до рН=6.5-8.0 с последующим отделением осадка от нейтрализованного раствора, испытан на опытно-промышленной установке в указанных выше условиях при нагрузке по кислым сточным водам в количестве 500-6600 кг/ч в пересчете на 100%-ное содержание хлористого водорода.

Пример 1. Сточные воды в количестве 15600 кг/ч с установки сжигания абгазов производства эпихлоргидрина и винилхлорида с содержанием хлористого водорода 6.3 мас.% через буфер-усреднитель 1 насосом 2 подают в нижнюю часть реактора 3. В верхнюю часть реактора 3 подают природный известняк в количестве 1390 кг/ч.

Из сепарационной части реактора 3 в реактор 4 выводится 16380 кг/ч жидкого раствора с остаточным содержанием хлористого водорода 0.06 мас.%. В реактор 4 подают 15 кг/ч едкого натра в виде водного раствора. Полученный раствор с рН=7.4 выводится на стадию фильтрации для отделения осадка. Газовый поток из реактора 3 отводится на санитарную колонну 5, орошаемую раствором едкого натра. Содержание хлористого водорода на выходе из колонны 5 составляет 0.2 мг/м³.

Пример 2. Аналогично примеру 1, способ осуществляют для нейтрализации абгазной кислоты с установки сжигания жидких хлорорганических отходов в количестве 6000 кг/ч с содержанием хлористого водорода 18.6 мас.%. В реактор 3 подают 1500 кг/ч природного известняка, а в реактор 4 - 33 кг/ч едкого натра в виде водного раствора. Остаточное содержание хлористого водорода после первой стадии нейтрализации составляет 0.28 мас.%. рН раствора после реактора 4 составляет 7.8. Содержание хлористого водорода в газовом потоке после колонны 5 составляет 0.5 мг/м³.

Полученный после фильтрации осадка раствор содержит 22.8 мас.% хлористого кальция.

Пример 3. Аналогично примеру 1, способ осуществляют для нейтрализации абгазной кислоты с установки синтеза перхлорэтилена в количестве 14835 кг/ч с содержанием хлористого водорода 33.8 мас.%. В реактор 3 подают 6780 кг/ч природного известняка, а в реактор 4 - 220 кг/ч едкого натра в виде водного раствора. Остаточное содержание хлористого водорода после первой стадии нейтрализации составляет 0.86 мас.%. рН раствора после реактора 4 составляет 7.8. Содержание хлористого водорода в газовом потоке после колонны 5 составляет 0.2 мг/м³.

Полученный после фильтрации осадка раствор содержит 34.5 мас.% хлористого кальция.

Пример 4. Аналогично примеру 1, способ осуществляют для нейтрализации усредненных стоков, состоящих из смеси сточных вод с установки сжигания абгазов производства эпихлоргидрина и винилхлорида, абгазной кислоты с установки сжигания жидких хлорорганических отходов и абгазной кислоты с установки синтеза перхлорэтилена в количестве 16800 кг/ч с содержанием хлористого водорода 11.6 мас.%. В реактор 3 подают 2630 кг/ч природного известняка, а в реактор 4 - 75 кг/ч едкого натра в виде водного раствора. Остаточное содержание хлористого водорода после первой стадии нейтрализации составляет 0.34 мас. %. рН раствора после реактора 4 составляет 8.0. Содержание хлористого водорода в газовом потоке после колонны 5 составляет 0.5 мг/м³.

Полученный после фильтрации осадка раствор содержит 15.6 мас.% хлористого кальция.

Использование способа позволит: полностью нейтрализовать сточные воды, образующиеся на установках хлорорганического синтеза и установках термического обезвреживания хлорорганических отходов, с широким диапазоном по концентрации хлористого водорода в них; обеспечить проведение процесса нейтрализации сточных вод, содержащих соляную кислоту, с соблюдением норм по содержанию хлористого водорода в выбрасываемых газах и взвешенных частиц в нейтрализованном растворе; использовать продукт нейтрализации сточных вод - очищенный нейтрализованный раствор хлористого кальция - в народном хозяйстве.

Формула изобретения

Способ нейтрализации кислых сточных вод, включающий последовательную двухстадийную обработку: на первой стадии - реагентом, содержащим карбонат кальция, а на второй стадии - щелочным реагентом до рН 6,5-8,0 с последующим отделением осадка от нейтрализованного раствора, отличающийся тем, что нейтрализации подвергают сточные воды с содержанием соляной кислоты в них в пределах 0,7-36,0 мас. % и процесс ведут под разрежением с использованием природного известняка в качестве реагента, содержащего карбонат кальция, до остаточной концентрации соляной кислоты в пределах 0,05-1,0 мас. % и с дополнительной очисткой реакционного газа от следов хлористого водорода.

РИСУНКИ

Рисунок 1