Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 2 (1044949), страница 134
Текст из файла (страница 134)
Диафрагмы, разделяющие катодные и анодные камеры электролизера, могут быть выполнены из щелочестойкого асбеста, уплотненной хлориновой ткани, применяется также ионообменная катионитовая мембрана (марки МК-40). Аноды изготовляют из графитированного угля в виде плит или круглых стержней, катоды — в виде пластин из углеродистой стали (расстояние между электродами составляет 80 — 100 мм). Электролиз СШСВ проводят при анодной плотности тока 2 А/дм' и рН вЂ” 13. 689 Глава 3.
Оборудование для физико-хшиических,методов очистки Время одного цикла обработки СЩСВ ориентировочно составляет 8 — 10 ч, степень очистки СЩСВ от токсичных сернистых соединений достигает 99 — 100 %, а по ХПК равна 90 — 95 %. Ориентировочный удельный расход электроэнергии равен 350 — 450 кВт ч/м' СЩСВ.. Сточные воды, содержащие соединения циана (цианиды), образуются на предприятиях машиностроения, приборостроения и металлообработки, черной и цветной металлургии, химической промышленности и т.д.
Сточные воды могут содержать как. простые цианицы (КСХ, ХаСИ), так и комплексные цианиды цинка, меди, железа и других металлов. Все растворимые в воде цианиды являются высокотоксичными. Их концентрация в различных видах производственных сточных вод колеблется от 10 — 50 до 400 — 600 мг/л. Обычно цианидсодержащие сточные воды имеют слабо- щелочную или щелочную реакцию (рн=8 2).
Электрохимическим способом очищают небольшие расходы сточных вод и отработанные растворы при концентрации цианидов > 200 мг/л, в частности промывочные воды гальванических производств. Сточные воды обрабатывают в открытых электролизерах непрерывного или периодического действия. Аноды применяют из графитированного угля (в виде плит или стержней), магнетита или двуокиси свинца (на титановой основе)„а катоды — из легированной стали. На аноде идет окисление цианидов с превращением в малотоксичные и нетоксичные продукты (цианаты, карбонаты, углекислый газ, азот). На катоде происходит разряд Н'-ионов с образованием газообразного водорода, а также разряд ионов Сц+, Хп", СгР+, образующихся при диссоциации комплексных анионов, содержащих СХ--группы. Для снижения.
расхода электроэнергии, а также для интенсификации процесса. окисления цианидов к сточным водам целесообразно предварительно добавлять хлористый натрий в количестве 5 — 10 г/л, При этом наряду с прямым электрохимическим окислением происходит окисление цианидов хлором, выделяющимся на аноде. , На рис.
2.130 представлена технологическая схема установки для электрохимической очистки сточных вод от соединений циана. При использовании электролизеров проточного типа целесообразно разделять их перегородками на несколько отсеков. В процессе элект- Рис. 2,130. Технологическая схема установки для электрохимической очистки сточных вод от соединений циана: 1 — подача сточных вод; 2 — сборный резервуар-усреднитель; 5 — бак для приготовления концентрированного раствора хлорида натрия; 4 — злектролизер; 5 — сброс в канализацию; 6 — подача воздуха; 7 — обводная линия для подачи воды на повторную очистку; 8 — источник постоянного электрического тока Часть КП.
Основное оборудование для очистки сточных вод ролиза сточные воды перемешивают сжатым воздухом. Анодная плотность тока составляет 0,5 — 2 А/дм'. Для электрохимического окисления 1 г СХ-иона теоретически необходимо 2,06 А . ч электричества. Величина рабочего тока 1 (А) для электролизеров проточного типа ориентировочно может быть определена по формуле: 1 =2 ОбСоИт~е, где С, — исходная концентрация цианидов в сточных водах, г/м', ю — объем сточных вод в электролизере, м'; и — выход по току (принимается равным О,б — 0,8); г — заданное время обработки сточных вод„ч; 2,0б — коэффициент удельного расхода электричества, А - ч /г СХ. Удельный расход электроэнергии для обезвреживания сточных вод, содержащих 200 мг/л цианидов, составляет — 40 кВт ч/м', Обработанные сточные воды содержат до 200 мг/л активного хлора, поэтому целесообразен их сброс в бытовую канализацию предприятия (для обеззараживания его сточных вод).
Степень очистки сточных вод от цианидов достигает 100 %; Пример расчета обратноосмотической установки Гпо Ю.ХХ Дытнерскому) Основные условные обозначения: à — поверхность мембраны; 9 — удельная производительность мембраны; Š— расход жидкости или газа; ЛН вЂ” теплота гидратации иона; х — концентрация растворенного вещества в процессах разделения жидких растворов и концентрация компонента, обладающего лучшей проницаемостью в процессах разделения газов; а — идеальный коэффициент разделения; я — осмотическое давление; ~р — наблюдаемая селективность мембраны; д„ вЂ” ' истинная селективность мембраны.
Технологическая схема установки обратного осмоса, Рассматривается технологическая схема концентрирования растворов, в которой основным узлом является установка обратного осмоса. Ее использование позволяет существенно снизить общие затраты на процесс концентрирования, поскольку большая часть воды удаляется этим высоко- экономичным методом и лишь малая часть — сравнительно дорогим методом (выпариванием).
Технологическая схема установки представлена на рис. 2.131. Исходный раствор неорганической соли из емкости 1 подается насосом 2 на песочный фильтр 3, где очищается от взвесей твердых частиц. Далее раствор насосом высокого давления 4 подается в аппараты обратного осмоса 5, где его концентрация повышается в несколько раз. Концентрат подогревается в теплообменнике б и направляется для окончательного концентрирования в выпарпой аппарат 7, работающий под избыточным давлением. (В случае больших производительностей целесообразно для экономии греющего пара использовать многокорпусную выпарную установку,) Упаренный раствор стекает в емкость 8.
Пермеат из аппаратов обратного 691 Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки Исходн ростВ аренныд стВор Рис. 2 131. Технологическая схема установки для концентрирования растворов с приме- нением обратного осмоса: 1 — емкость для исходного раствора; 2 — насос низкого давления; 3 — фильтр; 4 — насос высокого давления; 5 — аппараты обратного осмоса; 6 — тсплообмснник; 7 — выпарнов аппа- рат; 8 — емкость для упаренного раствора осмоса возвращается для использования на производстве либо сбрасывается в канализацию, в зависимости от его качества.
Вторичный пар из выпарного аппарата 7направляется для обогрева других производственных аппаратов, в том числе теплообменника 6. (В схеме может быть предусмотрена система вентилей для отключения мембранных аппаратов, вышедших из строя, и их замены без прекращения работы установки.) 3 ни н п екти рвание Спроектировать установку для концентрирования 5,56 кг/с водного раствора'СаС1, от концентрации 0,8 % до 30 % (мас.). Первичное концентрирование провести обратным осмосом, окончательное — выпариванием.
Потери соли с пермеатом не должны превышать 10 % от ее количества, содержащегося в исходном растворе. 692 Стелень концентрирования на стулени обратного осмоса.'При концентрировании разбавленных растворов обратный осмос экономичнее выпаривания. Однако начиная с концентраций растворенных веществ 0,2 — 0,4 моль/л воды характеристики обратного осмоса ухудшаются: становится существенным снижение удельной производительности мембран и начинает уменьшаться их селективность, которая для разбавленных растворов (при концентрациях не менее 2. 10 ' моль/л) остается примерно постоянной. Это приводит к увеличению необходимой поверхности мембран и ухудшению качества пермеата, что снижает экономичность обратного осмоса. Поэтому примем концентрацию 0,3 моль/л воды в качестве конечной для ступени обратного осмоса.
(Наиболее правильный путь — определять эту концен- Часть ~'П. Основное оборудование для очистки сточных вод трацию на основе технико-экономических расчетов.) Из справочных данных находим, что выбранное значение соответствует концентрации 3,2 % (мас.). Таким образом, в аппаратах обратного осмоса раствор концентрируется от начальной концентрации х,„= 0,8 % (мас.) до конечной х,„= 3,2 % (мас.). Степень концентрирования К = х,„/х,„= = 3,2/0,8 = 4. Выбор рабочей температуры и перепада давления через мембрану. С повышением температуры разделяемого раствора селективность мембран изменяется мало, а удельная производительность увеличивается в первом приближении обратно пропорционально вязкости пермеата (в том диапазоне температур, где мембраны не разрушаются от термических воздействий).
Однако с повышением температуры возрастает скорость гидролиза полимерных мембран и сокращается срок их службы. Учитывая это, а также то, что использование теплообменников усложняет и удорожает процесс, обратный осмос целесообразно проводить при температуре окружающей среды (обычно 20 — 25 'С). В тех случаях, когда технологический раствор, подвергаемый разделению, уже имеет повышенную температуру, экономически оправдана работа и при температурах выше 25 С. С увеличением перепада рабочего давления через мембрану возрастает движущая сила обратного осмоса и увсличивается удельная производительность мембран. Однако при высоких давлениях полимерные мембраны подвергаются уплотнению, которое при определенном давлении, зависящем от структуры мембраны, может нейтрализовать эффект, связанный с повышением движущей силы.
Кроме того, при высоких давлениях мембраны быстрее загрязняются взвешенными в растворе микрочастицами, поскольку в этих условиях загрязняющим частицам легче внедриться в поры мембраны, а на ее поверхности образуется более плотный осадок задержанных микрочастиц. Практика применения обратного осмоса показывает, что в условиях длительной эксплуатации оптимальный перепад давления для полимерных плоских мембран составляет 5— б МПа, а для мембран в виде полых волокон — 2 — 3 МПа. Выбираем г = 25 'С, Лр = 5 МПа. Выбор мембраны.
При выборе мембраны следует исходить из того, что она должна обладать максимальной удельной производительностью при селективности, обеспечивающей выполнение требований к качеству пермеата (соответствие санитарным нормам или нормам на техническую воду, допустимым потерям растворенного вещества и т.п.). Кроме того, мембрана должна обладать высокой химической стойкостью по отношению к разделяемому раствору. При работе на нейтральных растворах наибольшее распространение получили ацетатцеллюлозные мембраны, которые характеризуются хорошими разделительными свойствами, но не являются химически стойкими в щелочных и сильнокислых средах (рабочий диапазон 3 < рН < 8).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
