FI113949B - Menetelmä poisteen käsittelemiseksi savukaasun rikinpoistosysteemistä - Google Patents

Description

113949

Menetelmä poisteen käsittelemiseksi savukaasun rikinpois-tosysteemistä

Keksinnön ala ja siihen liittyvä tekniikan taso 5 Esillä oleva keksintö koskee menetelmää savukaasun rikinpoistosysteemistä tulevan poisteen käsittelemiseksi.

Erityisemmin keksintö kohdistuu menetelmään, joka savukaasun rikinpoiston aikana, jossa savukaasussa oleva rikkioksidihappojen kaasu (jota kutsutaan tästä lähtien 10 muiden vastaavien aineiden kanssa "SOx-kaasuksi") kiinteytetään ja erotetaan kipsinä poisteessa, käsittää kipsistä ja lentotuhkasta vapaan poisteen väkevöimisen sähködialyy-sillä tai haihduttimella, sen sekoittamisen sementin tai sementti-hiilituhkaseoksen kanssa kiinteään aineeseen, ja 15 poistamisen vaarattomana jätteenä. Savukaasun rikinpois-tosysteemissä voidaan käyttää laitetta, jossa SOx-kaasu erotetaan absorptiolla savukaasusta käyttäen absorboimisai-neena kalkkikiveä tai muuta emäksistä ainetta, tulevan poisteen käsittelemiseksi (tilavuuden pienentämiseksi).

20 SOx-kaasun poistamiseksi savukaasusta tai muista ;*· kaasumaisista polttojätteistä on tavallista käyttää kalkki- kiveä tai sammutettua kalkkilietettä sen kiinteyttämiseksi > \ ja erottamiseksi kipsin muodossa. Kipsin erottaminen jättää jälkeensä suuren määrän jäteliuosta, jota kierrätetään uu-,· : 25 delleen poisteen käsittelyn kustannusten säästämiseksi.

. * *( Prosessi tuo kuitenkin mukanaan kloori-ionien keräytymistä jäteliuokseen. Savukaasun rikinpoistosysteemissä käytettyjen aineiden näkökannalta kloori-ionipitoisuus liuoksessa tulisi tavallisesti pitää alle 10 000 miljoonasosaa. Kun 30 tämä taso on kattona, poistetaan jäteliuos poisteena aina kun taso ylitetään yläpäästä.

Poiste sisältää erilaisia aineosia mukaan lukien: ,**·. kiinteät aineet, kuten kipsi, jota syntyy reaktiosta ri- • » 113949 2 kinpoistosysteeraissä, ja kalkkikivi ja muut aineet, jotka eivät osallistuneet reaktioon; suolat, kuten kalsiumklori-di, magnesiumkloridi ja rautakloridi, joita syntyy kloori-kaasun reaktioissa savukaasussa (jota kutsutaan tästä 5 eteenpäin "Cl-kaasuksi") absorboimisaineiden kalsiumin, magnesiumin, jne. kanssa; metallioksidit, kuten piidioksidi ja alumiini savukaasussa; fluori, kemialliset oksidia tarvitsevat (COD) aineet, ja kaasumaisissa polttojätteissä olevat poltetut tuhkat, jotka ovat jääneet rikinpoistosys-10 teemiin. Sekundaarisen saastumisen estämiseksi poistetta ei voi laskea yleisiin vesistöihin. Tavallisesti se käsitellään suurin kustannuksin seuraavasti.

Kuvio 4 on kulkukaavio perinteisestä alan laitoksesta poisteen käsittelemiseksi. Nyt selitetään kaavion 15 yhteydessä perinteinen menetelmä poisteen käsittelemiseksi. Rikinpoistosysteemistä tuleva poiste, joka käsitellään tällä laitteistolla, ts. käsiteltävä liuos, johdetaan linjan aa kautta laimentamattomaan liuossäiliöön 01 väliaikaista varastointia varten. Liuos syötetään myöhemmin lin-20 jän bb kautta hapon hajotussäiliöön 02, jossa liuokseen sisällytetyt happoaineosat hajotetaan. Liuos johdetaan sitten linjan cc kautta kiinteiden aineiden erotussäiliöön , ··. 03, jossa kiinteät aineosat erotetaan liuoksesta. Samalla * kun käsiteltävänä oleva liuos kulkee linjan cc kautta, ! 25 laitetaan emästä liuoksen vetyionipitoisuuden (tästä \ eteenpäin siihen viitataan pelkästään "pH") säätämiseksi, : saostusainetta tai vastaavia linjan dd kautta. Kiinteiden aineiden erotussäiliössä 03 erotetaan kiinteitä aineita, kuten kalkkikiveä, kipsiä ja palamisjäännöksiä liuoksesta.

30 Kiinteistä aineista tyhjennetty liuos (tästä lähtien sitä ; kutsutaan "kiinteistä aineista vapaaksi liuokseksi") ja kiinteillä aineilla rikastettu liuos (tästä lähtien sitä kutsutaan "tiheäksi kiinteiden aineiden liuokseksi") lai- » » ;· tetaan säiliöön 03. Tiheä kiinteiden aineiden liuos lähe- 35 tetään linjan ee kautta kosteuden poistimeen 04, jossa se • * ♦ • · 3 113949 erotetaan edelleen liuokseksi ja kiinteiksi aineiksi. Täten erotettu liuos ja kiinteät aineet poistetaan poisteen-käsittelysysteemistä linjojen ff ja gg kautta tässä järjestyksessä .

5 Toisaalta kiinteistä aineista vapaa liuos kiin teiden aineiden erotussäiliöstä 03 lähetetään linjan hh kautta tarkkuussuodattimeen 05, kuten esimerkiksi hiekka-suodattimeen. Tässä kiinteää ainetta, jota ei erotettu kiinteiden aineiden erotussäiliössä 03, erotetaan liuok-10 sesta. Tällä tavalla puhtaammaksi tehty liuos johdetaan linjan ii kautta käsiteltyyn liuossäiliöön 06 varastointia varten. Käsitelty poiste liuossäiliössä 06 lasketaan (sen jälkeen kun on varmistettu, että se vastaa poisteen pois-tostandardeja) linjan jj kautta yleiseen vesistöön.

15 Perinteinen poisteen käsittelylaitos, kuten yllä kuvattiin, käsittää lukuisia yksikköjä, mukaan lukien hapon hajotussäiliön 02 COD-aineiden käsittelemiseksi, kiinteiden aineiden erotussäiliön 03 kiinteiden aineiden erottamiseksi ja pH-säätösäiliön (vastaa linjaa cc) käsiteltä-20 vänä olevan poisteen pH:n säätämiseksi.

Täten laitos on rakenteeltaan monimutkainen ja yk- · sittäiset rakenneyksiköt edellyttävät monimutkaisia oh- » ,·' j auslaitteita toimintaa varten. Toiminnallisilla ohjaus- laitteilla on merkittäviä vaikutuksia laitoksesta poistet- • .j 25 tavan poisteen ominaisuuksiin. Tietyissä olosuhteissa ne : voivat tehdä mahdottomaksi poistamisen käsitellystä liuos- tankista 06 ja äärimmäisissä tapauksissa pysäyttää koko ’*· poisteen käsittelysysteemin.

Laitoksen rakenneyhdistelmien monimutkaisuus yhdis- 30 tyy toiminnalliseen ohjauslaitteiden vaikeuteen edistää * * · laitoksen, toiminnan ja ylläpidon kustannuksia. Lisäksi ne

» I

*;·’ tarvitsevat laajan alueen laitospaikaksi.

• * · • · « 4 113949

Keksinnön kohde ja yhteenveto

Esillä olevan keksinnön kohteena on aikaansaada menetelmä savukaasun rikinpoistosysteemin poisteen käsittelemiseksi samalla kun voitetaan yllä kuvatut tekniikan ta-5 son puutteet.

Ensimmäisen näkökohdan mukaan yllä olevien puutteiden ratkaisemiseksi keksintö koskee menetelmää poisteen käsittelemiseksi savukaasun rikinpoistosysteemistä, jossa rikkioksidien kaasua ja kloorikaasua sisältävä savukaasu 10 tuodaan kontaktiin kalkkikiven tai sammutetun kalkkiliet- teen kanssa ja rikkioksidien kaasua absorboidaan tällä tavalla ja poistetaan ja kiinteytetään sitten ja erotetaan kipsinä, joka menetelmä käsittää kipsistä vapautetun nesteen ja muista suspendoitujen aineiden suodattamisen suo-15 dattimella, suodoksen siirtämisen sähködialyysilaitteeseen, jossa kationinvaihtomembraaneja ja yksivalenssisia anionin-vaihtomembraaneja muodostetaan vuorotellen, kloori-ionien väkevöimisen siinä liuoksessa dialyysillä, liuoksen lisävä-kevöimisen haihduttamalla haihduttimella, väkevöidyn liuok-20 sen sekoittamisen sementin tai sementin ja hiilituhkan seoksen kanssa kiinteään aineeseen ilman vahinkoa, ja sen ··; jälkeen kiinteän aineen poistamisen hylkäämällä.

Voidaan käyttää myös laitetta poisteen käsittelemi- . seksi savukaasun rikinpoistosysteemistä, jossa rikinpoisto 25 suoritetaan käyttäen emäksistä ainetta, joka laite käsittää '1 *. suodattimen suspendoitujen kiinteiden aineiden poistamisek- • · ' si poisteesta riittävän alhaiseen sameuteen sähködialyysil- • « * * lä käsittelyä varten, jossa poiste jaetaan liuotteilla ri kastettuun väkevöityyn poisteeseen ja laimeaan liuotteista 30 tyhjennettyyn poisteeseen, sähködialyysilaitteen, joka on :(ii! yhteydessä suodattimeen ja on varustettu vaihtoehtoisella kationinvaihtomemebraanien, jotka läpäisevät valikoivasti yksi- ja kaksivalenssisia kationeja, ja anionvaihtomembraa-nien, jotka läpäisevät valikoivasti ainoastaan yksivalens- • · · *...· 35 sisia anioneja, järjestelyllä vaihtoehtoisesti molempien * * » l ioninvaihtomembraanien väliin varustetuilla väkevöitymis- 5 113949 ja laimennusosastoilla, keinot väkevöidyn liuoksen johtamiseksi sähködialyysilaitteen väkevöitymisosastoista kohti lopullisen hävittämisen vaihetta, ja keinot laimean liuoksen kierrättämiseksi uudelleen laimennusosastoista valmis-5 tusvedeksi rikinpoistosysteemiin.

Voidaan käyttää myös laitetta, joka käsittää lisäksi väkevöitymislaitteen sähködialyysilaitteen väkevöitymisosastoista poistettavan liuoksen väkevöimiseksi haihduttamalla .

10 Keksinnön ensimmäisen näkökohdan mukaan suodosliete kipsistä jaetaan laimeaan liuokseen, jossa on alhainen kloori-ionipitoisuus, ja väkevöityyn liuokseen, jossa on korkea kloori-ionipitoisuus ja alhainen sulfaatti-ionipi-toisuus. Edellistä hyödynnetään rikinpoistosysteemin val-15 mistusvetenä. Tämä ehkäisee ongelmia, joita saattaisi syntyä kloori-ionien kerääntymisestä rikinpoistosysteemiin, ja estää kipsikuoren muodostumista haihduttimeen, jossa poiste väkevöidään ennen systeemistä poistamista.

Poisteen käsittely membraanierotinkeinoin suurella 20 liuoksen erottelukyvyllä tekee mahdolliseksi erittäin te hokkaan erottamisen. Erotinkeinojen yhdistäminen haihdutti-, ·; men kanssa sallii poisteen väkevöimisen jopa suuremmassa '· suhteessa.

, ,·. Sähködialyysilaite, joka käyttää kationinvaihtomem- ’ · 25 braaneja, jotka kykenevät valikoivasti läpäisemään yksi- ! tai kaksivalenssisia kationeja, ja anioninvaihtomembraane- ja, jotka kykenevät valikoivasti läpäisemään yksivalenssi- 1 · *’ ’ siä anioneja, voi poistaa sulfaatti-ioneja (S042_), jotka muodostavat kipsiä, syntyvän kiinteän aineen saostuman 30 pääaineosan. Sulfaatti-ionien poistaminen suojaa haihdutin- ta, jossa väkevöity poiste sähködialyysilaitteesta vä-kevöidään edelleen, ongelmilta tai rakenneyksikköjen tehok-kuuden laskulta kiinteän aineen saostustoiminnan aikana.

* · » · · » « · > t • · *

• · I

• · 6 113949

Piirrosten lyhyt kuvaus

Kuvio 1 on lohkokaavio, joka kuvaa laitetta käsittelymenettelyn toteuttamiseksi keksinnön ensimmäisen näkökohdan mukaan; 5 Kuvio 2 on kaaviokuva kuvion 1 laitteessa käytetys tä sähködialyysilaitteen periaatteesta;

Kuvio 3 on lohkokaavio eräästä poisteen käsittelylaitteesta; ja

Kuvio 4 on lohkokaavio tekniikan tason poisteen 10 käsittelylaitteesta.

Edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus

Keksinnön ensimmäistä näkökohtaa kuvataan nyt konkreettisemmin. Tältä näkökannalta poiste, joka syntyy sa-15 vukaasun rikinpoistosysteemistä, jossa savukaasuun sisäl tyvä rikkioksidien kaasu poistetaan absorptiolla savukaasun kontaktilla kalkkikiveen tai sammutettuun kalkkiliet-teeseen ja sitten se kiinteytetään ja erotetaan kipsinä, kuljetetaan suodattimen kautta hienojen kipsihiukkasten, 20 hiilen lentotuhkan ja vastaavien poistamiseksi, kunnes saavutetaan noin 0,2 mg/1 kiinteän aineen pitoisuus.

"'· Poiste sähködialysoidaan sähködialyysilaitteessa, jossa ; kationivaihtomembraaneja ja yksivalenssisia anioninvaihto- '· membraaneja asetetaan vaihtoehtoisesti, käyttäen laimeaa 25 rikkihappoliuosta anolyyttinä ja laimeaa suolahappoliuos- ; ta katolyyttinä. Samalla kun sulfaatti-ioneja (kemiallinen kaava SO,}2-' johon sellaisena tästä eteenpäin viitataan) poistetaan, väkevöidään poiste esim. noin 10 painoprosentin kloori-ionipitoisuuteen. Kloori-ionipitoisuus tiivis-30 tetään edelleen haihduttimessa esim. noin 25 painoprosent- *...· tiin samalla kun haihdutinta estetään poistumasta astei- t koita, täten pienennetään nesteen tilavuutta. Lopulta tämä .···. neste kiinteytetään sekoittamalla se sementin tai sementin • | ·* ja hiilituhkan kanssa sen hylkäämiseksi.

35 • · · • · t • t * · 7 113949

Sillä aikaa sulfaatti-ionia sisältävä laimea sähkö-dialyysillä syntyvä vesiliuos kierrätetään uudelleen ri-kinpoistosysteemiin. Siten savukaasun rikinpoistosysteemi, joka sisältää esillä olevan keksinnön, ei tuota sekundaari-5 siä poisteita.

Erityyppiset suodattimet näyttävät olevan käyttökelpoisia keksintöä varten. Tavallisesti käytetään kuitenkin yksikköä, joka kykenee tarkkuussuodatukseen, koska sähködialyysilaite edellyttää seuraavassa vaiheessa kiin-10 teiden aineiden poistamista kiinteän aineen pitoisuuteen 0,2 mg/1 asti.

Keksinnössä käytettävä sähködialyysilaite käsittää väkevöitymisosastoja ja laimennusosastoja, jotka on muodostettu vaihtoehtoisilla kationinvaihtomembraanien ja 15 yksivalenssisten anioninvaihtomembraanien järjestelyllä, ja katodi- ja anodilevyillä osastojen äärimmäisissä päissä. Kationinvaihtomembraanit läpäisevät valikoivasti positiivisia ioneja, kuten kalsiumia ja magnesiumia samalla kun yksivalenssiset anioninvaihtomembraanit läpäisevät 20 valikoivasti yksivalenssisia negatiivisia ioneja, kuten klooria. Molemmista osastoista otetaan samanaikaisesti pois väkevöityjä liuoksia, joissa on suuria liuenneita *! * · suolapitoisuuksia ja laimennettuja liuoksia, jotka nojau- tuvat liuotettuihin suoloihin.

* * 25 Kuvio 2 kuvaa kaaviomaisesti sähködialyysilaitteen !rakennetta ja siihen liittyvää ionista liikkuvuutta. Kuten ) / on osoitettu, aiheutetaan kalsium-, magnesium- ja kloori- * · ·’ * ionien, jotka muodostavat kalsiumkloridia (CaCl2) ja magne- siumkloridia (MgCl2) , poisteen kahta pääkomponenttia, siir-,!** 30 tyminen anodi- ja katodilevyjen väliin synnytetyllä sähkö- • magneettisella kentällä. Siirtymisen aikana kationi- ja anioninvaihtomembraanit läpäisevät tai estävät ioneja vail! likoivasti. Syntyvät väkevöidyt ja laimennetut liuokset * · h*’ poistetaan sähködialyysilaitteesta. Kationeja, kuten kai- i «· 35 siumia ja magnesiumia, siirtyy kohti katodilevyä ja kulkee * · · * * * • » 8 113949 kationinvaihtomembraanin kautta väkevöitymisosastoon. Ne pyrkivät jatkamaan siirtymistä kohti katodilevyä, mutta yksivalenssinen anioninvaihtomembraani pysäyttää ne, jotta ne jäävät väkevöitymisosastoon. Samaan aikaan kloori-ioni 5 siirtyy kohti anodilevyä ja tunkeutuu yksivalenssisen anioninvaihtomembraanin läpi väkevöitymisosastoon. Se pyrkii liikkumaan pidemmälle kohti anodilevyä, mutta katio-ninvaihtomembraani estää sen, että se jää väkevöitymisosastoon, jossa se yhdistyy vastasuuntaan siirtyvän katio-10 nin kanssa ja kuljetetaan pois väkevöidyn liuoksen avulla siirtymäaineena sähködialyysilaitteesta.

Syy, jonka vuoksi yksivalenssista valikoivaa mem-braania käytetään anioninvaihtomembraanina, on että se estää suhteuttamisen asteikkoon johtuen kipsin kerrostumi-15 sesta höyrystysvaiheessa, jossa väkevöityä poistetta sähködialyysilaitteesta väkevöidään edelleen. Suhteuttaminen asteikkoon vähentäisi höyrystymisen kapasiteettia, aiheuttaisi mekaanista vahinkoa ja tekee mahdottomaksi ylläpitää pitkäaikaista höyrystymisprosessin tasapainoisuutta.

20 Vaikka voidaan käyttää minkä tahansa tyyppistä haihdutinta esillä olevaan keksintöön, on tyhjiötyyppinen, ,; ohutkalvotyyppinen tai vastaava edullinen.

Keksinnössä käytettäväksi sekoittimeksi, kun sekoi-’ , tetaan väkevöityä liuosta sementin kanssa hiilituhkan li- ·; 25 säyksen kanssa tai ilman sitä, ruuvisyöttimen tyyppistä, värähtelijän tyyppistä tai muuta samantyyppistä, jota käy-. : tetään tavallisesti kunnallisesta jätteenpoltosta tulevan v : lentotuhkan sintrauksessa.

Tavanomaiset sekoitussuhteet väkevöidylle liuoksi· 30 selle ja sementille hiilituhkan lisäyksen kanssa tai ilman ; sitä ovat seuraavanlaiset. Kun väkevöityä liuosta käyte- *, tään sementin kanssa, on noin 2:l-suhde sopiva, ja kun nestettä käytetään sementin ja hiilituhkan kanssa, on noin ·' 3:l:2-suhde sopiva, kun otetaan huomioon laitos- ja toi- : 35 mintakustannukset. Sekoitussuhde vaihtelee tietysti siten, •V. että annetaan etusija toimintakustannuksille tai laitteis- 9 113949 tolle, kestävyydelle ja muille ominaisuuksille, joita edellytetään sekoitinaineelta.

Sekoittimesta poistuva tuote hävitetään seuraavasti, kun tarvetta ilmenee, kiinteyttäen ja kovettaen (kui-5 vaaminen mukaan lukien).

Esimerkki 1

Esillä olevan keksinnön ensimmäisen näkökohdan mukaisen poisteen käsittelyn osoittamiseksi koe suoritettiin laitteella, jonka piirros on esitetty kuviossa 1. Kuvioon 10 1 viitaten numero 1 ilmaisee säiliötä savukaasun rikin- poistosysteemin (ei esitetty) poisteen väliaikaiseksi va rastoimiseksi. Numero 2 osoittaa suodattimelle muodostuvan suodattavan kerroksen suspendoitujen kiinteiden aineiden poistamiseksi poisteesta; 3 sähködialyysilaitteen poisteen 15 primaariseksi väkevöimiseksi; 4 haihduttimen primaarisen väkevöidyn liuoksen lisäväkevöimiseksi; 5 jäähdyttimen haihduttimen 4 synnyttämän höyryn jäähdyttämiseksi; 6 jäh-meyttimen haihduttimella 4 sekundaarisesti väkevöidyn poisteen sekoittamiseksi sementin kanssa hiilituhkan li-20 säyksen kanssa tai ilman sitä kiinteään massaan; 7 jauhe-syöttimen joko sementin syöttämiseksi poisteen kiinteyttä-·:··: miseksi tai sementin ja hiilituhkan seoksen syöttämiseksi kiinteyttimeen 6 kontrolloidulla nopeudella; 8 pumpun . poisteen syöttämiseksi säiliöstä 1 suodattimelle muodostu- 25 vaan suodattavaan kerrokseen kontrolloidulla nopeudella.

·_ : Savukaasun rikinpoistosysteemin poisteen, jossa suolapitoisuus on 2 paino-% kloorina, vastaanotti kuviossa 1 1 esitetty säiliö 1 linjan a kautta nopeudella 500 kg/h.

Poisteen pääaineosat on listattu taulukkoon 1.

30 .., · Taulukko 1 ... Aineosa Pitoisuus (mg/1) /«·. CaCl2 18 000

MgCl2 10 390 35 NaCl 1 270 • · i • CaS04 1 420 10 113949

Kokeessa poiste säiliöstä 1 syötettiin suodattimeen muodostuvaan suodattavaan kerrokseen 2 pumpulla 8 nopeudella 500 kg/h. Suodattimeen muodostuva suodattava kerros 2 käytti piimaata tai perliittiä suodatuksen apuaineena.

5 Suspendoitu kiinteän aineen pitoisuus poisteessa suodattimeen muodostuvan suodattavan kerroksen 2 ulostulossa tai linjassa c pidettiin enintään 0,2 mg/l:ssa. Suodattimeen muodostuva suodattava kerros 2 pestiin ennalta määrätyin toiminnan väliajoin, koska kiinteiden aineiden keräytymi-10 nen ajan mukaan kasvattaa suodatuksen vastustusta.

Suodos siirrettiin suodattimeen muodostuvasta kerroksesta 2 sähködialyysilaitteeseen 3, jossa se jaetaan väkevöityyn liuokseen, jossa on korkea suolapitoisuus (jota tästä eteenpäin kutsutaan "primaariseksi väkevöidyksi 15 liuokseksi"), ja laimennettuun liuokseen, jossa on alhainen suolapitoisuus. Primaarinen väkevöity liuos ja laimennettu liuos poistettiin linjojen d ja e kautta tässä järjestyksessä haihduttimeen 4 ja systeemin ulkopuolelle. Taulukko 2 esittää sähködialyysilaitteen 3 määrittelyn ja 20 käytetyt toimintaolosuhteet.

,, ,; Taulukko 2

Nimike Olosuhde

Membraanin pinta-ala 35 m2 25 Membraanipinnan virtausnopeus 5 cm/s

Virrantiheys 1,8 A/dm2

: Poisteen lämpötila 35 °C

Tässä esimerkissä primaarisen väkevöidyn liuoksen ;· 30 suolapitoisuudet ja virtausnopeudet ja laimennetut liuok set ovat sellaisia kuin taulukossa 3 on annettu. Suolapitoisuudet primaarisessa väkevöidyssä liuoksessa ja lai-;;; mennetussa liuoksessa ovat tässä järjestyksessä 10 ja 1,13 paino-% kloorina ja virtausnopeudet olivat 48 ja 35 452 kg/h.

11 113949

Primaarinen väkevöity liuos sähködialyysilaitteesta 3 johdettiin linja d kautta haihduttimeen 4, jossa se vä-kevöitiin kloorin suolapitoisuuteen 25 paino-% (syntyvää pitoisuutta kutsutaan tästä lähtien "sekundaariseksi väke-5 vöidyksi liuokseksi"). Tässä esimerkissä käytetty haihdutin oli kalvohaihduttimen tyyppinen ja sisällä oleva paine kontrolloitiin - 660 mmHg:ksi ja nesteen lämpötilaksi sisällä 85 °C.

Haihduttimen 4 tuottama höyry syötettiin linjan f 10 kautta lauhduttimeen 5, jossa se jäähdytettiin ja tiivistettiin linjan i kautta tuodulla jäähdytysvedellä. Käytetty jäähdytysvesi ja tiivistymä poistettiin systeemistä linjojen h ja i kautta tässä järjestyksessä. Sekundaarinen väkevöity liuos haihduttimesta 4 syötettiin linjan j kaut-15 ta kiinteyttimeen 6 nopeudella 19,2 kg/h.

Kiinteyttimen 6 edellyttämä sementti ja hiilituhka syötettiin kontrolloiduilla nopeuksilla linjan 1 ja k kautta jauheensyöttimeen 7, jossa ne sekoitettiin ja seos syötettiin sitten annostuslinjan m kautta kiinteyttimeen 20 6. Sementti- ja hiilimäärät, jotka syötettiin linjojen 1 ja k kautta, olivat 6,4 kg ja 12,8 kg tunnissa, tässä järjestyksessä. Kiinteyttimen 6 sisällä sekoitettiin sekun-daarinen väkevöity liuos, sementti ja hiilituhka. Sekoi-• 1 tettu aine poistettiin systeemistä linjan n kautta.

* i * * · 12 113949

c 1 I I I 00 I

______CO__ co

ε I I cm vo I I

r—I I I I - I I

vO

00

^ * I CM I I I

c\i m

σ\ m 1 I I I

CM

00 O

- O 1 I I I

--1 CO **

CM O

V

^ o

M O

g j= I I I I I m ω 0 ^

•H

>------- 3 x o

•H O

W) li I I I m 0

CN

m m C )-i co o

nj o - o I I I I

0 ·η **“* CX 00 „

C (0 cm O

Μ Ή > V/ ' 3 (3 _ w ____

• I—I

^ Ί I I I I

.., MT »—

CM

T3 00 - I I I I

,..; <f o ' * o o

.:. ,, o - I I I I

... w m cm o o

O » I I I I

. Ό in CM

“ . o o

to o - I I I I

; m m .:. 7---—-----Ξ-- . / , <u *' · / a, c «o «ο a> · <· / 0 _ · <U μ Ö _ ft , * /3 f— 4-4 44 ((0 1(0 Ή r— 0 . · / tfl -H 3 trO »O (0 ö

> / 3 oo ft .M g g bOW

... / (0 J«J (Ö ^ 3 4* 3,-, · / +) ^ h # β j: 3 j= 3 '— (O-o

... / -3 3 0(U 4J 5f A! 21 (1) M

... / >ω— cc5^c5·^ -hc5 / <D g -u o / 4-1 (0 -H y. 1(0 3 / W 02 H ¢) i(0 0 / -Η -H 02 g id / ο ή a) 7 <x κ > 13 113949 Tähän esimerkkiin käytetty sementti oli tavallista kaupallista Portland-sementtiä ja hiilituhka saatiin Japanissa (kotimaisella hiilellä) toimivasta kivihiilivoimalasta.

5 Sekoitettu seos kuivattiin ilmalla 107 °C:ssa 60 minuutin ajan noin 30 paino-%:n vesipitoisuuteen. Se testattiin eluutiota varten yhdenmukaisesti ottaen huomioon (Prime) ministeriön, Japani, menetelmän määräykset ja varmistettiin, että se täyttää määräyksissä vaaditut kylläs-10 tetyn suolaveden standardit.

Tässä esimerkissä tähän asti kuvatut pitoisuudet ja virtausnopeudet yksittäisissä linjoissa on listattu taulukkoon 3.

Esimerkki 1 osoitti esillä olevan keksinnön tehok-15 kuuden, koska menetelmää käytettiin keskeytymättömästi 350 tunnin ajan ilman mitään laitteen ongelmia.

Keksinnön ensimmäisen näkökohdan mukaan tarjotaan seuraavia etuja. Savukaasun rikinpoistomenetelmässä, jonka avulla rikkioksidien kaasua sisältävät savukaasut tuodaan 20 kontaktiin sammutetun kalkkikivijauheen tai sammutetun kalkkilietteen kanssa rikkioksidikaasun poistamiseksi ab-sorptiolla ja sen kiinnittämiseksi kipsinä erottelua var-ten, kipsistä vapautuneen poisteen pitoisuus ei aiheuta * * mittakaavan ulkopuolista saostumista kipsin saostumisesta 25 johtuen. Väkevöity neste sekoitetaan sementin tai sementin ja hiilituhkan seoksen kanssa antamaan kiinteä aine, joka • on harmiton ja jätevesistä vapaa suureksi eduksi. Laitera- ,·' · kenteiden lukumäärä on rajoitettu, toiminta on melko help poa ja voidaan käytännöllisesti katsoen tehdä automaatti-·;· 30 seksi, ja tarvittavan ylläpidon määrä on verrattomasti alhaisempi kuin vastaavat perinteisessä poisteenkäsittely-systeemissä.

;;; Edelleen kloori-ionipitoisuuden kasaantumista kip- ··*' sistä vapautetussa poistesyötössä voidaan hidastaa lait- 35 teen syöpymisen kontrolloimiseksi.

113949 14

Esimerkki 2

Eräitä muita suoritusmuotoja kuvataan yksityiskohtaisemmin alla viittein kuvioon 3.

Kuvio 3 on kulkukaavio suoritusmuodosta, joka käyt-5 tää suodatinkeinoina suodattimeen muodostuvaa suodattavaa kerrosta (joka käsittää huokoisen välimassan, kuten keramiikkaa ja piimaata kerroksen suodattavana kerroksena suodattamisessa, perliittiä tai vastaavaa kalvon muodossa kiinnitettynä välimassaan) ja haihdutinta sekundaarisena 10 pitoisuusyksikkönä.

Kuviossa 3 numero 11 esittää raakavesisäiliötä ri-kinpoistosysteemin (ei esitetty) poisteen väliaikaista varastointia varten. 12:ssa on osoitettu suodattimeen muodostuva suodattava kerros keinona suspendoitujen kiintei-15 den aineiden poistamiseksi poisteesta erotustehokkuuden laskun välttämiseksi, josta johtuen nyt kuvataan suspen-doituja kiinteitä aineita sähködialyysilaitteessa 13. Säh-ködialyysilaite 13 jakaa poisteen läpäisevillä membraa-neilla väkevöityyn liuotteella rikastettuun poisteeseen 20 (jota tästä eteenpäin kutsutaan "primaariseksi väkevöidyk- si poisteeksi") ja laimeaan liuotteista tyhjennettyyn liuokseen. Numero 14 osoittaa haihduttimen, joka edelleen väkevöi haihduttamalla primaarista väkevöityä poistetta . sähködialyysilaitteesta 13 sekundaariseen väkevöityyn 25 poisteeseen; 15 sekundaarisen väkevöidyn poistesäiliön * haihduttimesta 14 lähtevän sekundaarisen väkevöidyn pois- teen varastoimiseksi; ja 16 jäähdyttimen höyryn, joka syn-·.1' : tyy haihduttamisesta haihduttimessa 14, jäähdyttämiseksi jäähdytysvedellä ja sen talteen ottamiseksi takaisin ve- ·1· 30 teen tiivistyneenä. Numero 17 on pumppu poisteen syöttämi- 1 1 · · seksi raakavesisäiliöstä 11 suodattimeen muodostuvaan suo-·, dattavaan kerrokseen 12; 18 on pumppu suodattimeen muodos- I It *··· tuvasta suodattavasta kerroksesta 12 tulevan käsitellyn veden siirtämiseksi sähködialyysilaitteeseen 13; 19 on 35 » 15 113949 pumppu sekundaarisen väkevöidyn poisteen poistamiseksi sekundaarisesta väkevöidystä poistesäiliöstä 15 keksinnön systeemin ulkopuolelle; ja 20 on tyhjentäjä negatiivisen paineen tuottamiseksi haihduttimeen 14 primaarisen väke-5 vöidyn poisteen haihtumisen edistämiseksi siinä ja syntyvän höyryn pakottamiseksi haihduttimesta lauhduttimeen 16.

Poiste rikinpoistosysteemistä (ei esitetty) viedään linjan a' kautta raakavesisäiliöön 11 väliaikaista säilyttämistä varten ja sitten se syötetään suodattimeen muodos-10 tuvaan suodattavaan kerrokseen 12 linjan b'ja pumpun 17 kautta. Suodattimeen muodostuva suodattava kerros 12 koostuu suodatuksen apuaineesta, kuten piimaasta tai perlii-tistä kalvoksi muodostettuna huokoisen substraatin päälle suspendoitujen kiinteiden aineiden suodattamiseksi. Tässä 15 piimää suodatuksen apuaineena suodattimeen muodostuvana suodattavana kerroksena 12 syötetään linjan c' kautta. Tarkasteltavana olevassa esimerkissä piimää saostettiin nopeudella 1 kg suodatusalan neliömetriä kohti. Suspendoi-duista kiinteistä aineista suodattimeen muodostuvan suo-20 dattavan kerroksen avulla vapautettu poiste johdetaan säh-ködialyysilaitteeseen 13 linjan d* ja pumpun 18 kautta. Suspendoidun kiinteän aineen pitoisuus poisteessa linjassa . d' kiinnitetään siten, että mahdollistetaan sähködialyysi- ψ laitteen myötävirtaus pitoisuuskapasiteetin ylläpitämisek-25 si ennalta määrätyn tason yläpuolella pitkän aikaa. Esi- ;: merkissä 2 suspendoidun kiinteän aineen pitoisuus pidet- » * # ’· "· tiin vähintään 0,2 miljoonasosassa keskeytymättömän toi- v · minnan sallimiseksi kokonaiseksi vuodeksi.

Koska painehäviö suodattimeen muodostuvan suodatta-30 van kerroksen 12 kanssa kasvaa, kun suodattava kerros ke-rää enemmän ja enemmän suspendoituja kiinteitä aineita • » » poisteesta, tehtiin siitä sääntö tässä esimerkissä suspen-*;;; doitujen kiinteällä aineella saastuneen suodatuksen apuai- nemateriaalin ottamiseksi pois suodattimeen muodostuvasta : : 35 suodattavasta kerroksesta 12 linjan R kautta ja tuoreen > » I t t »

• I

16 113949 suodatuksen apuainemateriaalin täyttämiseksi linjan c' kautta.

Poisteen syötöllä suspendoiduista kiinteistä aineista suodattimeen muodostuvan suodattavan kerroksen 12 5 avulla oli tässä esimerkissä taulukossa 4 esitetty koostumus, joka sisälsi kalsiumkloridia ja magnesiumkloridia pääaineosina kipsin kyllästymisliukenemisen kera.

Taulukko 4 10 Aineosat Pitoisuus (miljoonasosaa)

Kalsiumkloridi 22 900

Magnesiumkloridi 6 800

Kipsi 2 600 15 Sähködialyysilaitteessa 13 kationinvaihtomembraanit läpäisevät valikoivasti kaksivalenssisia ja yksivalenssi-sia kationeja, kuten kalsiumia ja magnesiumia, ja anionin-vaihtomembraanit tekevät sen yksivalenssisille anionille ts. kloori-ionille. Nämä kationin- ja anioninvaihtomem- 20 braanit on järjestetty vuorotellen rajaamaan väkevöitymis-ja laimennuskammioita, joista väkevöity liuotteilla ri-kastettu liuos (jota tästä eteenpäin kutsutaan "primaariseksi väkevöidyksi poisteeksi") ja laimea liuotteista tyh-, jennetty liuos saadaan.

25 Sähködialyysilaitteessa 12 käytettävien kationin- » · • ja anioninvaihtomembraanien olosuhteet, kuten membraanin pinta-ala, virrantiheys ja membraanipinnan virtausnopeus, v · on annettu taulukossa 5.

30 Taulukko 5

Nimike Olosuhteet

Membraanin pinta-ala 1,7 dm2 ;;; Membraanipinnan virtausnopeus 5 cm/s * · *;·’ Virrantiheys 1,8 A/dm2

: 35 Nesteen lämpötila 25 °C

I * i I » 17 113949

Koska sulfaatti-ioni (S042_), joka muodostaa kipsiä, läpäisee tuskin anioninvaihtomembräänin, jää kipsi laimeaan liuokseen.

Primaarinen väkevöity poiste syötetään linjan f' 5 kautta haihduttimeen 14 samalla kun laimeaa liuosta kierrätetään uudelleen valmistusvetenä linjan g kautta rikin-poistosysteemiin (ei esitetty), joka on käsiteltävänä olevan poisteen lähde.

Haihduttimessa 14 primaarinen väkevöity poiste 10 rikastetaan haihduttamalla ja erottamalla sekundaarinen väkevöity poiste ja höyry. Haihdutin 14 on tavallisesti ulkoisesti painekiertotyyppiä. Haihtumisen kiihdyttämiseksi haihdutin 14 kuumentaa primaarisen väkevöidyn poisteen 85 °C:n höyryllä tai muulla lämmitysväliaineella samalla 15 kun ylläpidetään noin 660 mmHg:n negatiivista painetta koko ajan. Lämmitysväliaine syötetään linjan j ' kautta haihduttimeen 14 ja otetaan ulos lämmönvaihtolinjan k' kautta. Primaarinen väkevöity poiste haihduttimessa 14 rikastetaan kiinteän aineen sakan päätuotteen kipsin puut-20 tuessa. Niin muodoin haihdutin 14 on kipsin aiheuttamista rakennesosien ongelmista, linjan tukkeutumisesta ja muusta toiminnan huononemisesta vapaa.

Sekundaarinen väkevöity poiste haihduttimesta 14 * . siirretään linjaa h' pitkin sekundaariseen väkevöityyn 25 poistesäiliöön 15 varastointia varten. Poiste poistetaan • * linjan i' ja pumpun 19 kautta seuraavaan sijoituspaikkaan lopullista hävittämistä varten.

*, · Sillä välin haihduttimessa 14 synnytetty höyry pa kotetaan linjan 1' kautta lauhduttimeen 16 tyhjentimellä ·;· 30 20. Lauhduttimen 16 sisällä höyry jäähdytetään ja tiivis- tetään nesteeksi jäähdyttämällä 20 °C:isella vedellä ja otetaan ulos tiivistyneenä uudelleenkierrätysvetenä lauh-;;; duttimesta 16 linjan p' kautta. Tiivistetty uudelleenkier- *”·’ rätysvesi on uudelleen käytettävissä sen laadusta riippuen : 35 keittimen valmistusvetenä tai valmistussyöttönä rikinpois- t » | 18 113949 tosysteemiin. Esimerkissä 2 veden klooripitoisuuden määritettiin olevan 1 miljoonasosan tai vähemmän. Lauhdutin 16, kuten esimerkissä 2 käytetty, tavallinen säiliön tai putken tyyppinen, varustetaan 20 °C:sella jäähdytysvedellä, 5 joka on tarpeellinen höyryn jäähdyttämiseksi ja käytetty jäähdytysvesi poistetaan systeemistä lämmönvaihdinlinjan n' kautta. Tiivistymätön kaasu, joka jää lauhduttimeen 16, pakotetaan ulos systeemistä linjan q' ja tyhjentimen 20 kautta.

10 Taulukko 6 esittää Cl- ja kipsipitoisuuksia esimer kin 2 rakenneyksiköiden ulostuloissa.

Taulukko 6

Raakavesi- Suodattlmeen muodos- Sähködialyy- Halhduttimen 2. väkevöidyn säiliön 11 tuvan suodattavan silaltteen 13 14 ulostulo poistesäiliöa ulostulo kerroksen ulostulo ulostulo (linja h') 15 ulostulo (linja f) 12 (linja d‘) (linja f) (linja 1')

Kalsiumklo- 22 900 22 900 123 700 301 900 301 900 ridipitoi-suus (ppm)

Magnesium- 6 800 6 800 36 700 89 600 89 600 kridipitol- suus (ppm)

Kipsipitoi- 2 600 2 600 200 490 485 '1 suus (ppm) » 15 Sähködialyysilaitetta, jota on helppo kontrolloida toiminnassa, käytetään keinona poisteen väkevöimiseksi ja ; siksi poisteen käsittelysysteemi on halvempi toiminnaltaan > i 1 ja ylläpidoltaan ja edellyttää pienempää laitosalaa kuin t 1 perinteiset systeemit. Primaarista väkevöityä poistetta 20 sähködialyysilaitteesta väkevöidään edelleen haihduttimella i i « •1d tilavuuden pienentämiseksi kiinteän saostuman poistamisen jälkeen. Tämä sallii haihduttimen stabiilin toiminnan ja * parantaa toimintaa ja vähentää poisteen lopullisen hävittä- • · » 1 .··, misen kustannuksia.

• · » » » · » • · * · i · » t · · • 1 · • · • ·

Claims (6)

19 113949

1. Menetelmä poisteen käsittelemiseksi savukaasun rikinpoistosysteemistä, jossa savukaasu, joka sisältää rik-5 kioksideja ja kloorikaasua saatetaan kosketukseen kalkkikiven tai sammutetun kalkkilietteen kanssa, rikkioksidikaasu absorboidaan ja sidotaan lietteeseen kipsinä ja kipsi erotetaan, jolloin jäljelle jää kloridi-ioneja sisältävä neste, tunnettu siitä, että se käsittää kloridi - ionej a si-10 sältävän nesteen suodattamisen kipsistä/lentotuhkasta suodattimena, suodoksen sähködialyysin, joka suoritetaan saattamalla neste vuorotellen alttiiksi kationinvaihto-dialyysille yksivalenssisten ja kaksivalenssisten kationien selektiiviseksi erottamiseksi, ja anioninvaihtoon yksiva-15 lenssisten anionien selektiiviseksi erottamiseksi väkevän kloridi-ioneja sisältävän liuoksen aikaansaamiseksi, väkevän kloridi-ioneja sisältävän liuoksen edelleen väkevöimi-sen haihduttamalla haihduttimella, näin edelleen väkevöidyn liuoksen sekoittamisen sementin tai sementin ja hiilituhkan 20 seoksen kanssa kiinteäksi aineeksi ja sen jälkeen kiinteän aineen hävittämisen.

* · • 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun- : nettu siitä, että rikinpoisto suoritetaan käyttäen alkali lista ainetta ja poiste suodatetaan siinä olevien suspen- ’· 25 doitujen kiintoaineiden poistamiseksi ja liuoksen aikaan- • saamiseksi, jonka sameus on tarpeeksi alhainen, jotta se ·. voidaan käsitellä sähködialyysillä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun- , nettu siitä, että laimea liuos kierretään lietteen syöt- » h) 3 O tövedeksi.

·;** 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun- :* nettu siitä, että suodos sisältää vähemmän kuin 0,2 mg/1 kiintoainetta. • t » » · » » · • » 20 113949

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähködialyysistä saatavan väkevän liuoksen kloridi-ionikonsentraatio on yli 10 paino-%.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tun-5 nettu siitä, että kloridi-ionikonsentraatio on yli 25 paino-%. s t i · » s · > · * 9 * • » • * I • · • » 21 113949