Диссертация (Повышение надежности и экологической безопасности систем очистки сточных вод предприятий радиоэлектронной промышленности), страница 5

Для предварительной очистки31используютсямеханическиеиадсорбционныефильтры,микрофильтрация,ультрафильтрация.Метод ионного обменаСредисорбционныхметодовнаибольшеераспространениеполучиласорбция на ионообменных смолах. Метод ионного обмена заключается вфильтровании обрабатываемых сточных вод через слой ионообменной смолы.Ионообменные свойства смол обусловлены наличием в них функциональныхионогенных групп кислотного или основного характера, при этом ионы водородаи гидроксилионы в функциональных группах подвижны и способны к обмену скатионами и анионами, содержащимися в воде.В настоящее время ионообменный способ обессоливания сточных водявляетсяоднимиздоминирующихприсозданиизамкнутыхсистемводоснабжения, что обусловлено следующими причинами:способ позволяет возвратить в производство до 70-80 % очищаемой воды;способ обеспечивает глубокую очистку сточных вод до остаточногосодержания минеральных солей в очищаемой воде 25-40 мг/л;сильно и слабокислотные катиониты, сильно и слабоосновные аниониты,аниониты смешанной основности в промышленном и опытно-промышленноммасштабе выпускаются в стране;отечественными предприятиями изготавливается типовое оборудованиеионообменных установок: ионообменные металлические фильтры различныхдиаметров, механические и угольные фильтры и т.д.К основным недостаткам ионообменной очистки относится следующее:так как ионообменная очистка чувствительна к изменению солесодержанияисходной воды, требуется длительное усреднение сточных вод для сглаживанияколебаний в их составе;затраты большого количества химикатов для регенерации ионитов;32использование больших объемов обессоленной воды на взрыхление иотмывку ионообменных фильтров, что создает значительные циркуляционныенагрузки;образуются дополнительные объемы загрязненных сточных вод (промывныеводы), требующие очистки;требуетбольшихпроизводственныхплощадейдляразмещениятехнологического оборудования;предусматриваетиспользованиебольшогочисларазнотипныхтехнологических процессов, что значительно усложняет обслуживание очистныхсооружений и организацию их контроля.ВыпариваниеВ результате мембранного обессоливания образуется концентрат - поток,обогащенный солями и загрязнениями.

Процесс обессоливания заключается ввыпаривании загрязненных сточных вод с последующей конденсацией пара.Послевыпарки твердыеотходынаправляютсяна утилизациюилизахоронение, а конденсат вторичного пара подается на повторное использование впроизводство.В настоящее время метод обессоливания выпариванием нашел широкоеприменениевпрактикеводоподготовки,режевтехнологииочисткипромышленных сточных вод. Опреснение высококонцентрированных рассолов, втом числе концентрата после установок обратноосмотического обессоливания,экономически выгодно проводить методом выпаривания.Всовременныхпроектахконцентрированных засоленных водреализованвариантпереработкинепосредственно после мембранногообратноосмотического обессоливания.Для выпаривания растворов используются выпарные аппараты различныхтипов.33A) Простейшими испарителями являются выпарные аппараты с паровымирубашками.

В них происходит малоинтенсивная неупорядоченная циркуляциявыпариваемого раствора вследствие разности плотностей более нагретых и менеенагретых частиц. Поэтому в аппаратах с рубашками коэффициенты теплопередачинизки.Такие аппараты применяются в небольших производствах при выпариваниисильно агрессивных и вязких, выделяющих твердые осадки, растворов.Б) Обычно для выпаривания растворов применяют аппараты с внутреннейили выносной циркуляционной трубой. Циркуляция раствора в этих аппаратахпроисходит вследствие разности плотностей раствора в циркуляционной трубе ипарожидкостной смеси в кипятильных трубах.

В результате обеспечиваетсяестественнаяциркуляция,улучшающаятеплопередачуобразованию, накипи на поверхности теплообмена.ипрепятствующаяЕстественная циркуляцияраствора усиливается, если раствор на опускном участке циркуляционногоконтура охлаждается, что достигается в выпарных аппаратах с выноснымициркуляционными трубами.В выпарных аппаратах с принудительной циркуляцией высокая скоростьциркуляции раствора и интенсивность теплообмена достигаются с помощьюциркуляционного насоса.B) Высокая интенсивность теплообмена достигается в выпарных аппаратахпленочного типа, в которых процесс испарения осуществляется в тонком слоежидкости.К таким аппаратам относятся роторно-пленочные испарители (РПИ).

В нихжидкость движется по поверхности корпуса в виде пленки под действием двухсил: нормальной, обусловленной действием силы тяжести, и касательной,обусловленной динамическим воздействием ротора на жидкость. В результатежидкость движется сверху вниз по спирали. Вертикальная и горизонтальная34составляющая скорости определяются силами вязкостного трения и тяжести.Поскольку вязкость изменяется по высоте аппаратавследствие изменениясостава раствора и температуры, соответственно, изменяется вертикальнаясоставляющая скорости.Непосредственный контакт лопастей ротора с пленкой при малой еетолщине приводит к тому, что турбулизация пленки, вызываемая кипением,играет незначительную роль, поскольку пузырьки пара разрушаются лопастямиротора. Высокотурбулентные потоки в пленке, интенсифицирующие в ней тепло­массообменныепроцессыиобеспечивающиеэффективнуюсепарацию(разделение) жидкой и паровых фаз, создают лопасти ротора при его вращении.На процесс испарения жидкости в РПИ влияет большое количествофакторов, важнейшими из которых являются плотность орошения, удельнаятепловая нагрузка, скорость вращения ротора, тип и конструкция лопастей, зазормеждулопастьюигреющейповерхностью,смачиваемостьповерхности,физические свойства жидкости и т.д.В РПИ, благодаря интенсивной турбулизации потоков в пленке жидкости,Лдостигается высокий коэффициент теплопередачи К = 3000-4000 Вт/м .К, чтонамного выше, чем в выпарных аппаратах других типов.Это позволяет резкосократить поверхность теплообмена и металлоемкость испарителя, снизить егостоимость по сравнению с существующими конструкциями при одинаковойпроизводительности в 2-3 раза, уменьшить затраты электроэнергии на приводротора.КоэффициентконцентрированиявРПИдостигает20,приэтомвыпаривается до 80-85% содержащейся в солевом растворе влаги, т.е.

растворвыпаривается до концентрации солей выше их предела растворимости (до 40­45%), что позволяет получать суспензию солей, кристаллизующуюся приохлаждении.35Г) В последнее время за рубежом получает широкое распространение новыйэнергосберегающий тип выпарных аппаратов - с механической рекомпрессиейвторичного водяного пара (МРП).В обычных выпарных аппаратах вторичный пар, образующийся привыпаривании раствора, конденсируется иоборотнойводой,аконденсатохлаждается в теплообменникахвторичногопараиспользуетсядлянуждпроизводства.

В МРП - испарителях вторичный пар сжимается механическимкомпрессором, при этом механическая энергия переходит в тепловую, итемпература пара повышается. При конденсации сжатый пар отдает тепловыпариваемому раствору, а образующийся при этом конденсат нагреваетисходный раствор, поступающий в выпарной аппарат.Работа выпарного аппарата с МРП основана на испарении воды притемпературе 60-85оС под разрежением (Р = 0,2 - 0,6 атм.), т.к. процессы испаренияв вакууме протекают при значительно более низких температурах, чем приатмосферном давлении, что требует меньших энергетических затрат.Механический компрессор сжимает вторичный водяной пар, выходящий изиспарителя, до атмосферного давления, при этом температура пара повышается до100 °С.

Таким образом, выпарной аппарат с МРП позволяет достичь низкогорасхода энергии благодаря использованию термического эффекта, которыйдостигается при сжатии вторичного пара выпариваемой жидкости.Энергия, используемая в процессе выпаривания, подводится к загрязненнойводевпроцессеконденсациисжатоговторичногопара.Когданагретаязагрязненная вода попадает в испаритель, происходит ее мгновенное вскипание засчет перепада давлений, что приводит к ее испарению и образованию вторичногопара.Процесс приводится в действие компрессором и работает без внешнихтепловых источников. Потребности процесса в энергии ограничиваются в36принципе только той энергией, которая необходима для привода компрессора, что-5составляет 5-35 кВт ч /м воды.Испаритель с МРП не может концентрировать солевой раствор выше началакристаллизации солей (порядка 20 -29%, что определяется составом солевогораствора) и не позволяет получать сухие соли, поэтому для получения солей всухом виде на второй ступени необходима установка до концентрирования.В схемы узла выпаривания заложены технические решения и выпарнойаппаратнабаземеханическойрекомпрессиивторичноговодяногопара,обеспечивающие высокую эффективность процесса.Как правило, для получения очищенной сточной воды, пригодной дляповторного использования в производстве недостаточно применения какого-либоодного метода очистки сточных вод.

Выбор схемы очистки определяетсяиндивидуально в каждом конкретном случае, исходя из состава стоков итребований, предъявляемых к качеству очищенной воды, возвращаемой впроизводство.Так для очистных сооружений гальванического производства с замкнутымводооборотом (ГОСТ 9.314-90-кат.2) использованы следующие основные методы:реагентный;электрохимическая обработка (электрокоагуляция);отстаивание с блоком тонкослойных элементов;механическое обезвоживание осадков (фильтр-пресс);механическая фильтрация на фильтрах с зернистой загрузкой;сорбционная очистка в адсорберах с загрузкой из активированного угля;умягчение методом ионного обмена;метод обратноосмотического обессоливания;выпаривание солевого концентрата после обратного осмоса.37Сочетание этих методов для очистки стоков гальванического производствапозволит получить очищенную воду, соответствующую требованиям ГОСТ 9.314­90 кат.2 «Вода для гальванического производства и схемы промывок.