Булатов М.А. - Комплексная переработка многокомпонентных жидких систем, страница 2
Описание файла
Документ из архива "Булатов М.А. - Комплексная переработка многокомпонентных жидких систем", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "механика жидкости и газа (мжг или гидравлика)" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве МПУ. Не смотря на прямую связь этого архива с МПУ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "механика жидкости и газа (мжг)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Булатов М.А. - Комплексная переработка многокомпонентных жидких систем"
Текст 2 страницы из документа "Булатов М.А. - Комплексная переработка многокомпонентных жидких систем"
C|z=0 = Со и C|z=L = Cf преобразуем к виду
( 3.18 )
Граничные условия
θ|z=o = 1; θ|z=L - F, ( 3.19 )
где Ре = (UL/Dэ); М = Б/(1+Д); F = Бθе/(1+Д)
Б = kг f L2/Dэ; θf= Cf/Co; θe = Се/(1 + Д) ( 3.20 )
Решение уравнения (3.18) с учетом граничных условий (3.19) и критериев (3.20) имеет вид;
При значительных начальных пересыщениях соединений кальция, образующегося в результате химических реакций (3.1)-(3.8), (величина [θf - F/M] стремится к нулю) уравнение (3.21) может быть упрощено и записано в виде (при Z = 0,5);
( 3.22 )
Согласно уравнению (3.22) для увеличения степени очистки (снижения величины Cf) необходимо стремиться к уменьшению равновесной концентрации кристаллизующегося компонента, повышению константы kr скорости роста кристаллов при заданной величине удельной поверхности затравочных кристаллов и интенсивности продольного перемешивания.
С возрастанием концентрации H2SiF6 в исходном растворе с 0,2 до 1 мас.% равновесная концентрация фтор-ионов в нейтрализованном растворе увеличивается почти в два раза (табл. 3.2). При этом по мере повышения концентрации H2SiF6 мольные отношения F- и СаО приближаются к составу CaF2. Остаточное содержание ионов фтора в сточной воде после нейтрализации зависит от степени гидролиза H2SiF6. С увеличением концентрации кислоты степень ее гидролиза уменьшается, что не способствует образованию CaF2.
Увеличение концентрации СаСОз (выше 20% от стехиометрического количества) практически не оказывает влияния на остаточную концентрацию ионов фтора в очищенной воде (рис.3.3). Повышение температуры также существенно не влияет на процесс нейтрализации.
Оптимальными параметрами процесса нейтрализации являются:
концентрация H2SiF6 в исходной воде не более 1 мас.%; количество СаСО3 не выше - 20 мас.% сверх стехиометрического; величина рН = 6- Остаточное содержание фтора при этом будет составлять 20-25 мг/л. На рис. 3.4 показана схема установки для нейтрализации фторсодержащих сточных вод мелом.
Последующая нейтрализация сточных вод известковым способом при pН=10-12 позволяет снизить содержание фтор-ионов в воде до 12-20 мг/л.
Для сокращения расхода извести рекомендуется проводить процесс нейтрализации в две стадии; сначала мелом (до рН=6-7), затем известковым молоком (до рН = 11). Промежуточное осветление сточных вод дает возможность снизить содержание ионов фтора в сточной воде до 8-10 мг/л.
Рис. 3.3. Зависимость концентрации фтор-иона в нейтрализованной воде от расхода СаСО3.
Концентрация H2SIF6 в исходном растворе, % :
1 - 0,21; 2 - 0,4; 3 - 0,62;
4 - 1,06; 5 - 2,11 [14]
На рис. 3.1. представлена схема статического реактора-смесителя, в котором сточная вода смешивается с раствором реагента (известковым молоком) и протекают химические реакции (3.5)-(3.8), приводящие к кристаллизации малорастворимых солей кальция из раствора. Основными конструктивными параметрами, подлежащими определению, являются длина реакционной зоны L и диаметр аппарата da. Предполагается, что смешение сточной воды с раствором химического реагента происходит практически мгновенно и концентрация Со кристаллизующегося компонента на выходе из зоны смешения равномерно распределена по сечению канала. Как указывалось ранее, распределение концентрации C(z) кристаллизующегося компонента по длине реакционный зоны может быть рассчитано из соотношения (3.22), полученого
Таблица 3.2
Данные опытов по нейтрализации фторсодержащих сточных вод суспензией мела [16]
Содержание в исходном растворе | Содержание в нейтрализованном растворе, мг/л | Количество SiO2, перешедшее в раствор, мас.% | |||||||
H2SiF6, мас.% | F-, мг/л | SiO2, мг/л | F- | SiO2 | CaO общ | CaO | CaO связ | CaF2 своб | |
0,21 | 1660 | 875 | 24,4 | 254 | 67,9 | 36,0 | 31,9 | 50,0 | 29,0 |
0,40 | 3170 | 1665 | 31,9 | 388 | 53,7 | 47,0 | 6,7 | 65,5 | 26,3 |
0,62 | 4900 | 2580 | 34,5 | 220 | 54,8 | 51,0 | 3,8 | 71,0 | 8,5 |
1,08 | 8400 | 4410 | 40,7 | 420 | 60,6 | 60,4 | 0,2 | 83,6 | 9,3 |
в результате решения системы уравнений диффузионной модели. Предварительно, при заданной величине степени очистки η и начальной концентрации Со кристаллизующегося компонента рассчитывают концентрацию Cf на выходе из реакционной зоны. Затем определяют величину M и из соотношения (3.20) рассчитывают длину реакционной зоны L.
При числе
(3.23)
где Reц - критерий Рейнольдса (центробежный); Rпп- радиус перераспределителя потока, обеспечивается гидродинамический режим, предотвращающий дробление образующихся твердых частиц примеси.
Используя геометрические размеры распределительного устройства, определяют линейную скорость движения раствора вдоль оси канала. Затем при заданной объемной производительности смесителя
Рис. 3.4. Принципиальная технологическая схема установки для нейтрализации фторсодержащих сточных вод мелом:
1,6- бункеры; 2 - транспортер; 3 - склад мела, 4 - грейферный кран; 5 - сборник-усреднитедь; 7 - реактор; 8 - вентилятор
определяют площадь его поперечного сечения и диаметр da. В приложении приведен технологический расчет реактора-смесителя с учетом
затравочных кристаллов, присутствующих в очищаемом водном растворе.
Принципиальная технологическая схема установки нейтрализации фторсодержащих сточных вод с использованием известкового молока представлена на рис. 3.5. Обработанную в реакторе 7 сточную воду подают на осветление в кристаллизатор-отстойник 1, после чего очищенную воду направляют на повторное использование или доочищают и сбрасывают в водоем с содержанием фтор-ионов менее 1,0 мг/л. Шлам из кристаллизатора-отстойника подвергают сгущению в гидроциклоне 5 и классификации в гидроциклоне 6. Часть ретурного шлама, содержащего