Калыгин - Промышленная экология - 2000 (947505), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Для распределения разделяемого раствора по секциям одно из отверстий на соответствующих элементах перекрывают заглушкой 1. Пермеат отбирается из мембранных элементов по гибким капиллярным шлангам 2 и собирается в общий коллектор 3. Опорная пластина выполнена в 2 0,5 10 180 250 50 350х350х300 50 Аппараты с трубчатыми мембранными элементами можно использовать для разделения систем (сред) со взвешенными частицами, где не требуется высокая степень предварительной очистки разделяемых систем.
По конструкциям и способам изготовления элементы делят на три типа: 1) с подачей разделяемых сред внутрь трубки; 2) с подачей разделяемых сред снаружи трубки; 3) с подачей разделяемых сред одновременно внутрь и снаружи трубки. Основными достоинствами трубчатых мембранных элементов являются низкое гидравлическое сопротивление, равномерное движение потока раствора над мембраной с высокой скоростью, отсутствие застойных зон, возможность механической очистки мембранных элементов от осадка без разборки аппарата, малая металлоемкость при бескорпусном выполнении, компактность установки. К недостаткам устройств относятся малая удельная поверхность мембран (60-200 м'/м ) и повышенная точность при изготовлении дренажного каркаса.
Каркасом обычно являются перфорированные металлические трубки, пористые трубки из керамических, металлокерамических, пластмассовых и графитовых композиций и стеклопластиков. Конструкция блока стеклопластиковых каркасов из семи трубок представлена на р и с. 6.9. Для уменьшения расхода материалов наружная поверхность труб может быть выполнена в виде шестигранника. Это также придает жесткость корпусу. Аппараты с элементами рулонного типа (спиральные) имеют высокую удельную поверхность (300-800 м /м'), малую металлоемкость, удобны при монтаже и демонтаже элементов. К недостаткам элементов можно отнести высокое гидравлическое сопротивление межмембранных каналов и сложность монтажа.
виде двух склеенных пластмассовых дисков с разветвленной сетью внутренних каналов разного сечения для сбора пермеата. Недостатками аппаратов с эллиптическими элементами являются нерациональный раскрой мембран, опорных пластин, конструктивная и монтажная сложность. В конструкции РХТУ им. Д.И. Менделеева использован секционный модульный метод сборки: секции соединены параллельно, а элементы внутри секций — последовательно.
Аппараты имеют с л е д у ю щ и е х а р а ктеристики: Рабочая поверхность мембран, м~ 80 Производительность по Фильтрату, м'!сут. 20 Рабочее давление, МПа 10 Плотность укладки мембран, м lм 270 Рабочий диаметр мембран, мм 370 Число мембран 750 Габаритные размеры, мм 600х1000х1200 Масса с водой, кг 1000 108 Р и с.
6.9. Варианты блочного размещения труб в разделительных элементах: а — блок стекпопластиковых каркасов; б — блок шестигранных труб; 1 — мембрана; 2 — подложка; 3- корпус. Аппараты могут содержать мембранные элементы с несколькими пакетами и одной пермеатотводящей трубкой, совместно навитые рулонные мембранные элементы и рулонные мембранные элементы с несколькими пермеатотводящими трубками или с каналами для сбора пермеата. В этих аппаратах пермеат поступает под давлением в напорный канал элемента параллельно оси трубки. Аппараты с мембранами в виде полым волокон благодаря развитой удельной проницаемости и удельной поверхности (20-30 тыс.
м /м') нашли широкое применение при разделении сред обратным осмосом и ультра- фильтрацией ~5~. Полые волокна диаметром 45-900 мкм и толщиной стенки 10-50 мкм применяют в обратном осмосе, а диаметром 200-2000 мкм и толщиной 50— 200 мкм — при ультрафильтрации. В аппарате с параллельным расположением полых волокон (р и с.
6ЛО) волокна собраны в один пучок спирально навитой нитью. Она же обеспечивает зазор между отдельными волокнами. Раствор может подаваться как вдоль поверхности полых волокон, так и по капиллярным каналам этих волокон. Р и с. 6.10. Аппарат с одним пучком параллельно расположенных полых волокон: 1 — корпус; 2 — сборник пермеата; 3- трубная решетка, 4 — спиральная нить; 5 — волокно. Недостатком таких аппаратов является малая интенсивность перемешивания раствора, жесткое крепление полых волокон в трубных решетках 109 и, следовательно, трудность обработки растворов, содержащих взвешенные частицы.
При непрерывном процессе раствор проходит мембранный аппарат только раз и выходит из установки с заданной концентрацией, Применяют также схемы проточно-циркуляционного типа, где часть концентрата возвращается в исходный раствор, а остальная часть с требуемой концентрацией выводится из системы потребителю. Из схем соединения модулей одноступенчатые соединения аппаратов (р и с. 6.11) используют при разделении низкоконцентрированных растворов„а многоступенчатые — при очистке более концентрированных растворов. В этом случае исходным раствором для следующей ступени служит фильтрат предыдущей ступени, которая работает при более низком давлении. Р и с.
6.11. Схема соединения элементов аппаратов для установок обратного осмоса: а — одноступенчатое разделение с параллельными и параллельно-последовательными соединениями аппаратов: 1, т'- искодный раствор, 2, 2'- концентрат; 3, 3'- фильтрат Используемые в модулях мембраны должны обладать высокой разделяющей способностью (селективностью), высокой удельной производительностью (проницаемостью), прочностью и химической стойкостью к действию очищаемых сред.
Из большого числа типов мембран можно выделить полимерные мембраны и мембраны с жесткой структурой. 110 К полимерным относятся мембраны из ароматических полиамидов «Впадипор» типа МГА-90, МГА-100 для обратного осмоса с солесодержанием до 20 кгlм~, предназначенные для очистки сточных вод и промышленных стоков. Мембраны типа УАМ-80, УАМ-500 используют для разделения водомасляных эмульсий, пигментных красителей и др. методом ультра- фильтрации, Этилцеллюлозные мембраны типа УЭМ-200, УЭМ-500 предназначены для концентрирования, разделения и очистки различных веществ в кислых и особенно щелочных средах.
Удельная производительность по воде 33- 300 см'/(м хч), средний диаметр пор (2-4,5)х10 з м. Мембраны на основе ароматических полиамидов «Владипор» типа МГМ-80, МГП-100 рекомендуются для разделения, концентрирования агрессивных сред с рН 1-12, содержащих большинство органических растворителей, и выдерживают в водных средах температуру до 150 С. К мембранам с жесткой структурой относятся металлические, из пористого стекла, нанесенные и напыленные. Мембраны этого типа обладают высокой химической стойкостью. Для установок с мембранными аппаратами применяют технологический, гидравлический и механический, а при использовании горячих растворов — и тепловой расчеты. При технологическом расчете определяют необходимую поверхность мембран, жидкостные потоки и их состав. При гидравлическом расчете находят гидравлическое сопротивление аппаратов, трубопроводов и арматуры ~11, 12~. Расчет аппаратов обратного осмоса и ультрафильтрации проще выполнять на основе эмпирических корреляций (Ю.И.
Дытнерский). Составляют уравнения материального баланса по всему веществу и растворенному компоненту, дифференциальные уравнения изменения состава пермеата и проницаемости в произвольном сечении. Определив на лабораторных ячейках с мешалкой ряд констант и используя их при решении системы уравнений, рассчитывают выход концентрата и фильтрата, поверхность мембраны и состав фильтрата при концентрировании. Расчет обратноосмотических аппаратов с плоскими мембранными элементами предпочтительнее выполнять на основе математического моделирования. Расчет заключается в совместном решении уравнений материального баланса по раствору и растворенному веществу и уравнений энергетического баланса по раствору и пермеату с учетом концентрированной поляризации и взаимного движения потоков.
Термическое сжигание. Термическое сжигание применяют для уничтожения высококонцентрированных сточных вод, содержащих минеральные или органические элементы. По этому методу сточные воды вводят в печь сжигания и испаряют при температуре 900-1000 'С. Органические примеси сгорают до продуктов полного сгорания СО~, Н~О, МО~.
Промышленные стоки, удельная теплота сгорания которых О„~ 8,4 МДж/кг, сгорают, как жидкое топливо. При О„< 8,4 МДж/кг для сжигания стоков требуется высококалорийное топливо. Теплоту сгорания сточных вод с органическими загрязнениями рассчитывают по формуле: (6.30) где с; — концентрация /-го компонента в стоках, моль/дм; р — плотность з. сточной воды, кг/м; О„' — удельная теплота сгорания /-го компонента, кДж/моль.
При неизвестном составе сточных вод 0„, МДж/кг определяют по формуле: СЗсг = 12,75 ХПК/р, где Х/7К- химическое потребление кислорода, г О~/дм~. 6.2.3. Биологический метод очистки сточных вод В основе биологической очистки сточных вод от органических веществ лежат три взаимосвязанных процесса: синтез протоплазмы клеток микроорганизмов, окисление органических загрязнений и окисление продуктов метаболизма клеток.
Для проведения таких процессов требуется участие ферментов. Происходящее при этом аэробное окисление содержащегося в органических веществах углерода до СО~ и водорода до Н~О характеризуется расходом кислорода, то есть биологическим потреблением кислорода (БПК). Характеристикой глубины разложения примесей в водостоке является биохимический показатель (БХП), равный отношению БПК к ХПК. Под ХПК в отличие от БПК понимают количество кислорода, теоретически необходимое для полного превращения органических веществ в СО~, Н~О, а также в соль аммония и серную кислоту, если они содержат азот и серу. Молекулярный кислород, входящий в состав молекул веществ, идет на окисление этих веществ. При биохимическом окислении органических веществ требуется меньше кислорода, чем при химическом окислении с той же эффективностью очистки.
В биологических фильтрах сточные воды очищаются микроорганизмами активного ила или биопленки, образующими биологически активную массу. Производительность установки и количество избыточного ила на единицу объема сточной воды оценивают по окислительной мощности г и приросту ила (Пр). Окислительную мощность рассчитывают по формуле: г = (БП~исх Б~ ~~оч)~ ~~8 = АБ~ ~~Ж где ЛБПК = БПК„,„— БПК,„— разность между БПК исходной и очищенной воды, г О2/м'; ~- расход сточных вод, м'/ч; М, — рабочий объем аэротенка, м;~ = М,М вЂ” время аэрации, ч.
з. Прирост ила (Пр~ из-за сложного характера взаимоотношений бактерий определяют по приближенной зависимости Пр = С„+ К,Лп~ или Пр = С„+ УЛЗ, (6.33) Р и с. 6Л2. Схема комбинированного метода очистки промышленных стоков Г)о анаэробной схеме (рис. 6.12) стоки, пройдя усреднитель 1, подаются в анаэробный восстановитель 2, где взаимодействуют с анаэробным илом. Затем смесь насосами 4 подается во флотатор 5, из которого иловая вода вместе с бытовыми водами поступает в аэротенк 6, а пенный продукт — в метантенк 3 на стабилизацию. Выходящая из аэротенка 6 смесь насосами 7 подается во флотатор 8, из которого аэробный активный ил возвращается на вход схемы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
