RU2370449C2 - Method of neutralising acidic and alkaline aqueous runoff and installation to this end - Google Patents
Method of neutralising acidic and alkaline aqueous runoff and installation to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2370449C2 RU2370449C2 RU2005138256/15A RU2005138256A RU2370449C2 RU 2370449 C2 RU2370449 C2 RU 2370449C2 RU 2005138256/15 A RU2005138256/15 A RU 2005138256/15A RU 2005138256 A RU2005138256 A RU 2005138256A RU 2370449 C2 RU2370449 C2 RU 2370449C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- alkaline
- acidic
- installation
- cavitation reactor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химии, а именно к обработке жидких дисперсных систем, в частности кислых и щелочных стоков, с использованием физико-механических эффектов, которые сопровождают гидродинамическую кавитацию. Наиболее распространенное применение изобретение имеет при нейтрализации кислых и щелочных стоков установок для подготовки воды и котельных цехов тепловых электростанций.The invention relates to the field of chemistry, namely to the treatment of liquid dispersed systems, in particular acidic and alkaline effluents, using physical and mechanical effects that accompany hydrodynamic cavitation. The invention has the most common application for neutralizing acid and alkaline effluents of water treatment plants and boiler houses of thermal power plants.
В настоящее время соблюдение экологически безопасных условий эксплуатации теплоэнергетического оборудования является крайне важной задачей. Работа этого оборудования связана с необходимостью беспрерывной обработки водных стоков, в состав которых входят разнообразные токсичные и агрессивные вещества (кислоты, щелочи, твердые зависи и т.п.), попадание которых в гидросеть или окружающую водную или воздушную среду недопустимо. Результатом решения проблемы очищения сточных вод является разработка многочисленных технологий и приспособленного для их реализации оборудования. В сущности, все эти технологии основаны на проведении химической реакции нейтрализации кислой или щелочной среды. Эффективность технологий зависит от многих факторов, основными из которых являются интенсивность перемешивания компонентов обрабатываемой среды, степень чистоты ее обработки и производительность работы очистительного оснащения с точки зрения энергозатрат и ресурса техники.At present, the observance of environmentally friendly operating conditions for thermal power equipment is an extremely important task. The operation of this equipment is associated with the need for continuous treatment of water effluents, which include a variety of toxic and aggressive substances (acids, alkalis, solid dependencies, etc.), the ingress of which is unacceptable in the water network or in the surrounding water or air. The result of solving the problem of wastewater treatment is the development of numerous technologies and equipment adapted for their implementation. In fact, all these technologies are based on the chemical reaction of neutralizing an acidic or alkaline environment. The effectiveness of technologies depends on many factors, the main of which are the intensity of mixing of the components of the medium being processed, the degree of purity of its processing, and the performance of the cleaning equipment in terms of energy consumption and equipment life.
Операции перемешивания при обработке водной среды химическими нейтрализаторами широко известны из уровня техники. Так, в патенте Японии JP4-61713 (МПК7: C02F 1/66, опубл. в Бюл. №7, 1994 г.) описана методика нейтрализации кислых и щелочных сточных вод в установке, оснащенной перемешивающим устройством. Согласно этой технологии процесс нейтрализации сопровождается беспрерывным перемешиванием обрабатываемой среды и измерением величины РН, по показателям которой корректируют процесс - добавляют тот или другой реагент.Mixing operations in the treatment of an aqueous medium with chemical converters are well known in the art. So, in Japanese patent JP4-61713 (IPC 7 : C02F 1/66, published in Bul. No. 7, 1994) describes a method of neutralizing acidic and alkaline wastewater in a plant equipped with a mixing device. According to this technology, the neutralization process is accompanied by continuous mixing of the medium being processed and the measurement of pH, according to the indicators of which the process is adjusted - this or that reagent is added.
Подобная технология с соответствующим нейтрализующим устройством описана в заявке РСТ №940303 (МПК7: C02F 1/66, опубл. в Бюл. №6, 1995 г.), где поток кислой водной среды приводится к нужной величине pH в реакторной зоне, в которой установлен специальный смеситель.A similar technology with an appropriate neutralizing device is described in PCT application No. 940303 (IPC 7 : C02F 1/66, published in Bull. No. 6, 1995), where the flow of acidic aqueous medium is brought to the desired pH in the reactor zone, in which a special mixer is installed.
Примеров подобных технологий можно привести великое множество, и всех их будет объединять общий недостаток - низкая производительность из-за недостаточной интенсивности перемешивания компонентов.A great number of examples of such technologies can be cited, and all of them will share a common drawback - low productivity due to insufficient mixing intensity of the components.
Более прогрессивными с позиции обеспечения интенсивного перемешивания обрабатываемой среды являются технологии, в которых в качестве перемешивающих устройств применяют кавитационные реакторы.More progressive from the point of view of ensuring intensive mixing of the medium being processed are technologies in which cavitation reactors are used as mixing devices.
В кавитационном реакторе технологическая среда подвергается интенсивному гидромеханическому влиянию. Действие на среду обусловлено физико-механическими эффектами, которые возникают при коллапсе кавитационных пузырьков, которые генерируют в реакторе. Кавитационные реакторы имеют значительно большую эрозионную активность в сравнении с любыми механическими перемешивающими устройствами. Это их свойство позволяет интенсифицировать процесс нейтрализации и упростить решение проблемы равномерного диспергирования кислотных и щелочных сред в потоке сточных вод.In a cavitation reactor, the process medium is subjected to intense hydromechanical influence. The effect on the medium is due to the physico-mechanical effects that occur during the collapse of cavitation bubbles that are generated in the reactor. Cavitation reactors have significantly greater erosion activity compared to any mechanical mixing devices. This property of them makes it possible to intensify the process of neutralization and simplify the solution of the problem of uniform dispersion of acidic and alkaline media in the wastewater stream.
Подтверждением сказанного может быть описанная в патенте Украины №20629 (МПК7: C02F 1/66, опубл. в Бюл. №17, 1998 г.) технология очищения щелочных и кислых стоков тепловых электростанций с помощью установки нейтрализации, оборудованной гидродинамическим кавитационным смесителем (реактором). Стоки раздельно поступают в отдельные накопительные емкости, после чего обрабатываются в циркуляционном контуре каждой емкости, проходя фазу смешивания в кавитационном реакторе. Результаты смешивания подтверждают измерением величины pH среды в емкостях. После этого, в зависимости от величины pH перемешанных кислых и щелочных стоков, с помощью автоматических клапанов регулируют степень открытия последних (а значит, и затраты стоков), устанавливая их так, чтобы произошла самонейтрализация. Установка оснащена устройством управления расходом реагентов и кислых и щелочных стоков, а также многочисленными регулирующими клапанами, что обеспечивает ее функционирование в автоматическом режиме и, безусловно, является достоинством установки.Confirmation of the foregoing can be described in Ukrainian patent No. 20629 (IPC 7 : C02F 1/66, published in Bul. No. 17, 1998), the technology for cleaning alkaline and acid effluents of thermal power plants using a neutralization unit equipped with a hydrodynamic cavitation mixer (reactor ) The effluents are separately fed to separate storage tanks, after which they are processed in the circulation circuit of each tank, passing the mixing phase in a cavitation reactor. The mixing results are confirmed by measuring the pH of the medium in containers. After that, depending on the pH value of the mixed acid and alkaline effluents, the degree of opening of the latter (and, therefore, the effluent costs) is controlled by automatic valves, setting them so that self-neutralization occurs. The installation is equipped with a device for controlling the flow of reagents and acid and alkaline effluents, as well as numerous control valves, which ensures its automatic operation and, of course, is the advantage of the installation.
Кроме того, наличие кавитационного реактора умножает преимущества этой установки. Но в то же время обратной стороной этих преимуществ является сложность конструктивного выполнения установки и недостаточное качество обработки среды, обусловленное относительно невысокой интенсивностью кавитационного действия со стороны реактора. Производительность процесса очищения в значительной мере зависит от эксплуатационных характеристик кавитационного реактора, в частности эрозийности гидродинамического кавитационного поля, а она, конечно, ограничена. Этот факт является очевидным для специалистов, которые занимаются проблемами очищения водных сред.In addition, the presence of a cavitation reactor multiplies the advantages of this installation. But at the same time, the reverse side of these advantages is the complexity of the structural design of the installation and the insufficient quality of the processing environment, due to the relatively low intensity of cavitation action from the reactor. The performance of the cleaning process largely depends on the operational characteristics of the cavitation reactor, in particular the erosion of the hydrodynamic cavitation field, and it is, of course, limited. This fact is obvious to specialists who deal with the problems of purification of aquatic environments.
Подобными недостатками характеризуется технология и установка нейтрализации стоков, представленная в патенте России №2129993 (МПК7: C02F 1/66, опубл. в Бюл. №13, 1999 г.) Как и в вышеупомянутом случае, стоки подвергают предварительному гидродинамическому смешиванию в кавитационном реакторе каждого циркуляционного контура до достижения усредненных значений РН в каждой накопительной емкости, и в зависимости от этих значений корректируют процесс соответствующей подачей кислых или щелочных стоков в объемах, необходимых для нейтрализации. Все операции технологического процесса регулируются устройством управления. Несмотря на автоматизированное управление и наличие кавитационного реактора, производительность процесса обработки стоков является недостаточной, а энергозатраты довольно значительными. Кроме этого, процесс длителен и сопровождается существенными затратами реагентов.Similar disadvantages are characterized by the technology and installation for neutralizing wastewater, presented in Russian patent No. 2129993 (IPC 7 : C02F 1/66, published in Bul. No. 13, 1999). As in the above case, the wastewater is subjected to preliminary hydrodynamic mixing in a cavitation reactor each circulation circuit until the average pH values in each storage tank are reached, and, depending on these values, the process is adjusted by the corresponding supply of acidic or alkaline effluents in the volumes necessary for neutralization. All operations of the technological process are regulated by the control device. Despite the automated control and the presence of a cavitation reactor, the productivity of the effluent treatment process is insufficient, and the energy consumption is quite significant. In addition, the process is long and is accompanied by significant costs of reagents.
Избежать перерасходов реагентов позволяет технология и установка обработки стоков, описанные в патенте Украины №43705 (МПК7: С02F 1/66, опубл. в Бюл. №11, 2001 г.). В состав установки входит емкость с реагентом, бак-нейтрализатор с циркуляционным контуром, включающий насос и установленный в его напорной магистрали гидродинамический кавитационный смеситель. Уменьшение расхода реагентов достигается благодаря соединению емкости, в которой находится реагент, со смесителем. В процессе поступления обрабатываемого водного потока к смесителю в последний постоянно подается соответствующий реагент. Режим кавитации смесителя обуславливает возможность засасывания ("эжектирования") в его вакуумные пустоты реагента - известкового молока, кислоты, щелочи или даже газообразного. Благодаря образованию в кавитационном смесителе развитой поверхности контакта фаз реакционная способность реагентов повышается. Такие условия разрешают подбирать наиболее эффективные реагенты соответственно виду загрязнителей определенных стоков. Но описанная технология не отличается высокой производительностью, ведь рассчитать точную порцию реагента, который постоянно "эжектируется" в пустоту кавитационного смесителя, которая была бы достаточной для полной нейтрализации объема обрабатываемой жидкости, крайне проблематично. Поэтому очищаемую воду нужно многократно пропускать через смеситель для достижения желательного результата. А это, в свою очередь, сказывается на энергозатратах и продолжительности процесса.To avoid reagent overruns, the technology and installation for the treatment of effluents described in the patent of Ukraine No. 43705 (IPC 7 : С02F 1/66, published in Bull. No. 11, 2001) allows to avoid over-expenditures. The installation includes a tank with a reagent, a neutralizing tank with a circulation circuit, including a pump and a hydrodynamic cavitation mixer installed in its pressure line. Reducing the consumption of reagents is achieved by connecting the tank in which the reagent is located with the mixer. In the process of receiving the treated water stream, the corresponding reagent is constantly supplied to the mixer in the last. The cavitation mode of the mixer makes it possible to suck (“ejection”) the reagent — lime milk, acid, alkali or even gaseous — into its vacuum voids. Due to the formation of a developed phase contact surface in a cavitation mixer, the reactivity of the reactants increases. Such conditions make it possible to select the most effective reagents according to the type of pollutants of certain effluents. But the described technology does not differ in high productivity, because it is extremely problematic to calculate the exact portion of the reagent that is constantly “ejected” into the void of the cavitation mixer, which would be sufficient to completely neutralize the volume of the processed liquid. Therefore, the purified water must be repeatedly passed through the mixer to achieve the desired result. And this, in turn, affects the energy consumption and duration of the process.
Подытоживая вышеприведенное, можно сделать вывод, что существующие способы нейтрализации кислых и щелочных технологических сред и приспособленное к этому оборудование являются недостаточно эффективными. И основной причиной этого является определяющая роль кавитационного реактора (с его ограниченными свойствами), в котором по существу и осуществляется нейтрализация. Производительность процесса находится в прямой взаимосвязи с рабочими характеристиками реактора, в частности, с эрозионной активностью его кавитационного поля.Summing up the above, we can conclude that the existing methods of neutralizing acidic and alkaline process fluids and equipment adapted to this are not effective enough. And the main reason for this is the decisive role of the cavitation reactor (with its limited properties), in which neutralization is essentially carried out. The performance of the process is directly related to the operating characteristics of the reactor, in particular, to the erosion activity of its cavitation field.
В качестве прототипа изобретения принят способ нейтрализации кислых и щелочных водных стоков в установке, которая содержит бак-нейтрализатор с циркуляционным контуром, в состав которого входят гидродинамический кавитационный реактор, при котором кислые и щелочные стоки накапливают в баке-нейтрализаторе, откуда их подают на смешивание в гидродинамический кавитационный реактор, после чего возвращают к баку-нейтрализатору, где осуществляют измерение pH водной среды и, в зависимости от величины pH, стоки удаляют из бака-нейтрализатора или подвергают повторной обработке в циркуляционном контуре до достижения состояния полной нейтрализации (Патент Украины №23755, МПК7: C02F 1/66, опубл. в Бюл. №4, 1998 г.).As a prototype of the invention, a method of neutralizing acidic and alkaline water effluents in an installation that contains a neutralization tank with a circulation circuit, which includes a hydrodynamic cavitation reactor, in which acidic and alkaline effluents are accumulated in the neutralizing tank, from where they are fed for mixing in hydrodynamic cavitation reactor, after which it is returned to the neutralization tank, where the pH of the aqueous medium is measured and, depending on the pH, the effluent is removed from the neutralizing tank or odvergayut reprocessing in circulation loop to achieve a state of complete neutralization of the (patent of Ukraine №23755, 7 IPC: C02F 1/66, published in the Bulletin №4, 1998..).
В качестве прототипа изобретения принята также установка для нейтрализации кислых и щелочных водных стоков, которая содержит магистрали подачи кислых и щелочных стоков, по меньшей мере, одну емкость с реагентом, бак-нейтрализатор с циркуляционным контуром, в состав которого входит насос с всасывающей и напорной магистралями и гидродинамический кавитационный реактор, установленный в напорной магистрали (Патент Украины №23755, МПК7: C02F 1/66, опубл. в Бюл. №4, 1998 г.).As a prototype of the invention, an installation for neutralizing acidic and alkaline effluents is also adopted, which contains acid and alkaline effluent supply lines, at least one reagent tank, a neutralizing tank with a circulation circuit, which includes a pump with suction and pressure lines and a hydrodynamic cavitation reactor installed in a pressure line (Patent of Ukraine No. 23755, IPC 7 : C02F 1/66, published in Bull. No. 4, 1998).
Недостатком известной технологии является недостаточная производительность, обусловленная ограниченной скоростью массопереноса в объеме кавитационного реактора. Из-за этого процесс нейтрализации занимает довольно много времени.A disadvantage of the known technology is insufficient productivity due to the limited mass transfer rate in the volume of the cavitation reactor. Because of this, the neutralization process takes a lot of time.
Несмотря на то что технологический процесс характеризуется сравнительно невысокой производительностью, он все же обеспечивает эффективное очищение стоков и минимализирует поступление остатков кислот и щелочей в окружающую среду. Технология направлена на решение проблемы нейтрализации стоков, но при этом не учитывается тот факт, что токсичные вещества накоплены не только в жидкой фазе обрабатываемой среды, а и присутствуют в воздушном объеме бака-нейтрализатора над уровнем загрязненных стоков. Процесс нейтрализации сопровождается активным газовыделением, кроме того, незаполненное воздушное пространство бака-нейтрализатора насыщено токсичными испарениями кислот и щелочей. Эта агрессивная среда является крайне вредной, но известная технология не предусматривает никаких операций для ее обезвреживания.Despite the fact that the technological process is characterized by a relatively low productivity, it nevertheless provides effective wastewater treatment and minimizes the flow of acid and alkali residues into the environment. The technology is aimed at solving the problem of neutralizing wastewater, but it does not take into account the fact that toxic substances are accumulated not only in the liquid phase of the medium being treated, but are also present in the air volume of the neutralizing tank above the level of polluted effluents. The neutralization process is accompanied by active gas evolution, in addition, the empty airspace of the neutralization tank is saturated with toxic fumes of acids and alkalis. This aggressive environment is extremely harmful, but the known technology does not provide any operations for its disposal.
К недостаткам известной установки следует также отнести несовершенство ее конструктивного выполнения и ограниченность технологических свойств.The disadvantages of the known installation should also include the imperfection of its structural design and the limited technological properties.
Причиной первого недостатка является ограниченность эксплуатационных возможностей гидродинамического кавитационного реактора, которая выражается в недостаточно высокой интенсивности кумулятивного механизма кавитационного перемешивания обрабатываемой среды.The reason for the first drawback is the limited operational capabilities of the hydrodynamic cavitation reactor, which is expressed in the insufficiently high intensity of the cumulative mechanism of cavitation mixing of the treated medium.
Причиной второго недостатка является то, что установка не рассчитана на устранение отрицательного действия токсичных испарений, которые скапливаются в баке-нейтрализаторе над поверхностью обрабатываемой жидкости.The reason for the second drawback is that the installation is not designed to eliminate the negative effects of toxic fumes that accumulate in the neutralization tank above the surface of the treated liquid.
В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности и экологической безопасности способа нейтрализации кислых и щелочных водных стоков путем дополнительного гидромеханического аэрационного влияния на них в процессе кавитации и использование в качестве источника питание струйного реактора парогазовой среды, сосредоточенного над поверхностью стоков в баке-нейтрализаторе, в результате чего процесс перемешивания обрабатываемой среды, происходящий в объеме кавитационного реактора под действием кинетической энергии кумулятивных микроструй, инициированных коллапсом пузырьков, интенсифицируется газовым потоком, который поступает со струйного аэратора, повышая турбулентность среды и ускоряя этим скорость реакции нейтрализации и сокращая технологический цикл обработки стоков, кроме того, исключается поступление в окружающую среду токсичных парогазовых веществ.The basis of the invention is the task of increasing the efficiency and environmental safety of the method of neutralizing acidic and alkaline water effluents by additional hydromechanical aeration effect on them during cavitation and using a vapor-gas medium concentrated above the effluent surface in the neutralization tank as a source of energy, as a result of which the process of mixing the medium being processed in the volume of the cavitation reactor under the influence of the kinetic energy of the cumulus tive microjets initiated by the collapse of the bubbles, the gas flow is intensified, which is supplied with a jet aerator, increasing the turbulence of the medium and accelerating this speed of reaction, neutralization and reducing the process waste treatment cycle, moreover, is eliminated in the delivery environment parogazovyh toxic substances.
В основу изобретения поставлена также задача создания высокопроизводительной, экологически безопасной установки для нейтрализации кислых и щелочных водных стоков путем усовершенствования его конструктивного выполнения, в частности оснащения циркуляционного контура струйным аэратором и соединением линии всасывания последнего с воздушной камерой бака-нейтрализатора, в результате чего процесс перемешивания обрабатываемой среды, который происходит в объеме кавитационного реактора под действием кинетической энергии кумулятивных микроструй, инициированных коллапсом пузырьков, интенсифицируется газовым потоком, поступающим со струйного аэратора, повышая турбулентность среды и ускоряя этим скорость реакции нейтрализации и сокращая технологический цикл обработки стоков, кроме того, исключается поступление в окружающую среду токсичных парогазовых веществ.The basis of the invention is also the task of creating a high-performance, environmentally friendly installation for neutralizing acidic and alkaline wastewater by improving its design, in particular equipping the circulation circuit with a jet aerator and connecting the suction line of the latter with the air chamber of the neutralizing tank, as a result of which the process being processed environment that occurs in the volume of a cavitation reactor under the influence of the kinetic energy of cumulative mi sprays initiated by the collapse of bubbles are intensified by the gas flow coming from the jet aerator, increasing the turbulence of the medium and accelerating the rate of the neutralization reaction and shortening the effluent treatment cycle, and also eliminating the release of toxic vapor-gas substances into the environment.
Поставленная задача достигается за счет того, что в способе нейтрализации кислых и щелочных водных стоков в установке, содержащей бак-нейтрализатор с циркуляционным контуром, в состав которого входят гидродинамический кавитационный реактор, при котором кислые и щелочные стоки накапливают в баке-нейтрализаторе, откуда их подают на смешивание в гидродинамический кавитационный реактор, после чего возвращают в бак-нейтрализатор, где осуществляют измерение pH водной среды, и, в зависимости от величины pH, стоки удаляют из бака-нейтрализатора или подвергают повторной обработке в циркуляционном контуре до достижения состояния полной нейтрализации, согласно изобретению смешанные в гидродинамическом кавитационном реакторе стоки дополнительно подвергают гидромеханической обработке в струйном аэраторе, при этом для питания струйного аэратора используют парогазовую среду, сосредоточенную в баке-нейтрализаторе над поверхностью обрабатываемых стоков.The problem is achieved due to the fact that in the method of neutralizing acidic and alkaline water effluents in an installation containing a neutralization tank with a circulation circuit, which includes a hydrodynamic cavitation reactor, in which acidic and alkaline effluents are accumulated in the neutralizing tank, from where they are supplied for mixing into a hydrodynamic cavitation reactor, after which it is returned to the neutralizing tank, where the pH of the aqueous medium is measured, and, depending on the pH, the effluent is removed from the neutralizing tank or they are subjected to repeated processing in the circulation circuit until they are completely neutralized, according to the invention, the wastewater mixed in a hydrodynamic cavitation reactor is further subjected to hydromechanical treatment in a jet aerator, while a vapor-gas medium concentrated in the neutralization tank above the surface of the treated wastewater is used to power the jet aerator.
Задача достигается также за счет того, что в установке для нейтрализации кислых и щелочных водных стоков, которая содержит магистрали подачи кислых и щелочных стоков, по меньшей мере, одну емкость с реагентом, бак-нейтрализатор с циркуляционным контуром, в состав которого входит насос с всасывательной и напорной магистралями и гидродинамический кавитационний реактор, установленный в напорной магистрали, согласно изобретению циркуляционный контур дополнительно содержит струйный аэратор, линия всыпания которого соединена с парогазовой средой бака-нейтрализатора. При этом струйный аэратор по напорной магистрали установлен параллельно гидродинамическому кавитационному реактору, а по всасывательной магистрали - последовательно с гидродинамическим кавитационным реактором.The problem is also achieved due to the fact that in the installation for the neutralization of acidic and alkaline wastewater, which contains the supply line of acidic and alkaline wastewater, at least one tank with a reagent, a neutralizing tank with a circulation circuit, which includes a pump with a suction and pressure lines and a hydrodynamic cavitation reactor installed in the pressure line, according to the invention, the circulation circuit further comprises a jet aerator, the discharge line of which is connected to the combined-cycle neutralization tank medium. In this case, the jet aerator is installed parallel to the hydrodynamic cavitation reactor along the pressure line, and sequentially with the hydrodynamic cavitation reactor along the suction line.
Признаки, которые отличают предложенное изобретение от признаков подобных технологий и соответствующих им установок, описанных согласно известному уровню техники, обуславливают достижение вышеуказанного технического результата, который имеет место при реализации изобретения.The features that distinguish the proposed invention from the features of similar technologies and their corresponding installations described according to the prior art, determine the achievement of the above technical result, which occurs during the implementation of the invention.
Сам по себе гидродинамический кавитационный реактор обеспечивает интенсивное смешивание компонентов обрабатываемой среды за счет реализации в нем кавитационных эффектов, приводящих к коллапсу образованных в жидкой среде пузырьков и образованию мгновенного мощного импульса в виде ударной волны. Этот эффект обуславливает перемешивание обрабатываемых веществ и измельчение твердых включений. При коллапсе пузырьков энергия радиального движения жидкости трансформируется в кинетическую энергию редкой кумулятивной микроструи, которая вылетает из пузырька с чрезвычайно высокой скоростью - реализуется кумулятивный механизм кавитационного перемешивания.The hydrodynamic cavitation reactor itself provides intensive mixing of the components of the medium being processed due to the implementation of cavitation effects in it, leading to the collapse of the bubbles formed in the liquid medium and the formation of an instantaneous powerful pulse in the form of a shock wave. This effect causes the mixing of the processed substances and the grinding of solid inclusions. With the collapse of the bubbles, the energy of the radial movement of the liquid is transformed into the kinetic energy of the rare cumulative microjet, which flies out of the bubble at an extremely high speed - the cumulative mechanism of cavitation mixing is realized.
При оснащении установки струйным аэратором интенсивность перемешивания (а, значит, и скорость нейтрализации) повышается еще больше благодаря потоку воздушных пузырьков, который поступает из аэратора в кавитационный реактор в процессе работы последнего. Дополнительный поток пузырьков повышает турбулентность среды, а реакционная способность реагентов повышается. Такие условия благоприятствуют уменьшению затрат реагентов для обеспечения реакции нейтрализации, поскольку они осуществляются более полно и за короткий срок.When the unit is equipped with a jet aerator, the mixing intensity (and, hence, the rate of neutralization) increases even more due to the flow of air bubbles that enters from the aerator into the cavitation reactor during the operation of the latter. An additional stream of bubbles increases the turbulence of the medium, and the reactivity of the reagents increases. Such conditions favor the reduction of reagent costs to ensure a neutralization reaction, since they are carried out more fully and in a short time.
Особенности подключения струйного реактора к общей схеме установки (параллельно кавитационному реактору по напорной магистрали и последовательно с ним по всасывающей магистрали) обеспечивают наиболее эффективную и продуктивную форму эксплуатации обоих гидродинамических устройств.The features of connecting a jet reactor to the general installation scheme (parallel to the cavitation reactor along the pressure line and in series with it along the suction line) provide the most efficient and productive form of operation of both hydrodynamic devices.
На представленном чертеже изображена предложенная установка нейтрализации. Она содержит магистрали 1, 2 подачи щелочных и кислых стоков и емкости 3 с реагентами (щелочными и кислотными). На практике преимущественно используется лишь емкость с щелочным реагентом, так как стоки тепловых электростанций имеют преимущественно кислую реакцию. Бак-нейтрализатор 4 имеет циркуляционный контур, в состав которого входит насос 5 с всасывающей 6 и напорной 7 магистралями, а также гидродинамический кавитационный реактор 8, который установлен в напорной магистрали 7. В состав циркуляционного контура входит также струйный аэратор 9, линия всасывания 10 которого соединена с воздушной средой бака-нейтрализатора 4. Магистрали 1, 2 подачи стоков и емкости 3 соединяются с баком-нейтрализатором 4 через запорные клапаны 11. Регулирование поступления обрабатываемой среды по всасывающей магистрали 6 осуществляется запорным клапаном 12, по напорной магистрали 7 - запорными клапанами 13, а по отводной магистрали 14 - запорным клапаном 15.The drawing shows the proposed installation of neutralization. It contains lines 1, 2 of alkaline and acidic effluent and capacity 3 with reagents (alkaline and acidic). In practice, only a container with an alkaline reagent is mainly used, since the drains of thermal power plants have a predominantly acid reaction. The neutralization tank 4 has a circulation circuit, which includes a pump 5 with a suction 6 and pressure head 7 lines, as well as a hydrodynamic cavitation reactor 8, which is installed in the pressure line 7. The circulation loop also includes a jet aerator 9, the suction line 10 of which connected to the air environment of the neutralization tank 4. Highways 1, 2 of the effluent supply and capacity 3 are connected to the neutralization tank 4 through shut-off valves 11. Regulation of the flow of the medium through the suction line 6 о uschestvlyaetsya shutoff valve 12 at the pressure line 7 - the stop valves 13, and in the discharge line 14 - shut-off valve 15.
Работу предложенного способа можно продемонстрировать описанием функционирования установки, предназначенной для его реализации. Кислые и щелочные стоки по магистралям подачи 1, 2 поступают в бак-нейтрализатор 4. Процесс наполнения бака происходит при закрытом напорном клапане 12. После заполнения бака-нейтрализатора 4 до нужной степени закрывают запорный клапан 15 соответствующей магистрали 14, открывают запорные клапаны 12 и 13 всасывающей 6 и напорной 7 магистралей циркуляционного контура и включают насос 5. Обрабатываемая среда, которая засасывается насосом 5 в гидродинамический кавитационный реактор 8, приходит интенсивно в движение по циркуляционному контуру. В процессе прохождения среды через реактор 8 в нем происходит не только интенсивное перемешивание содержимого бака-нейтрализатора 4, а и измельчение нерастворимого осадка (кальций, магний, железо и т.п.), что может привести к забиванию циркуляционного контура или соответствующей магистрали. Процесс перемешивания усиливается потоком газовых пузырьков, которые подаются в кавитационный реактор 8 из струйного аэратора 9. Эти газовые пузырьки генерируются в аэраторе 9 из парогазовой среды, которая засасывается аэратором из бака-нейтрализатора 4 через линию всасывания 10. После такого интенсивного совместного влияния гидродинамического кавитационного реактора и струйного аэратора на обрабатываемую среду в баке-нейтрализаторе 4 измеряют величину pH. Если результаты измерения отвечают состоянию полной нейтрализации стоков, констатируют наличие процесса самонейтрализации и обработанные стоки удаляют из бака-нейтрализатора 4 через отводную магистраль 14. Для этого открывают запорный клапан 15 и закрывают запорный клапан 13 напорной магистрали 7. В этом режиме насос 5 выполняет функцию перекачивания жидкости, а не циркуляции.The work of the proposed method can be demonstrated by the description of the operation of the installation, intended for its implementation. Acidic and alkaline effluents along the supply lines 1, 2 enter the neutralizing tank 4. The filling of the tank takes place with the pressure valve 12 closed. After filling the neutralizing tank 4, the shut-off valve 15 of the corresponding line 14 is closed to the required degree, the shut-off valves 12 and 13 are opened. suction 6 and pressure 7 highways of the circulation circuit and include a pump 5. The medium that is sucked by the pump 5 into the hydrodynamic cavitation reactor 8, is intensively moved along the circulation circuit. During the passage of the medium through the reactor 8, it not only intensively mixes the contents of the neutralization tank 4, but also grinds the insoluble precipitate (calcium, magnesium, iron, etc.), which can lead to clogging of the circulation circuit or the corresponding line. The mixing process is enhanced by the flow of gas bubbles, which are supplied to the cavitation reactor 8 from the jet aerator 9. These gas bubbles are generated in the aerator 9 from the vapor-gas medium, which is sucked in by the aerator from the neutralizing tank 4 through the suction line 10. After such an intense joint influence of the hydrodynamic cavitation reactor and a jet aerator on the medium to be treated in the neutralization tank 4 measure the pH value. If the measurement results correspond to the state of complete neutralization of effluents, a self-neutralization process is detected and treated effluents are removed from the neutralization tank 4 through the bypass line 14. For this, the shut-off valve 15 is opened and the shut-off valve 13 of the pressure line 7 is closed. In this mode, the pump 5 performs the pumping function fluid, not circulation.
В случае если измеренная величина pH в баке-нейтрализаторе 4 удостоверяет наличие в среде кислоты или щелочи, в бак-нейтрализатор 4 добавляют определенное количество соответствующего реагента из емкости 3 или же кислых или щелочных стоков из магистралей 1 или 2 и процесс перемешивания повторяют.If the measured pH value in the neutralizing tank 4 confirms the presence of acid or alkali in the medium, a certain amount of the corresponding reagent from the tank 3 or acidic or alkaline effluents from lines 1 or 2 is added to the neutralizing tank 4 and the mixing process is repeated.
ПРИМЕРEXAMPLE
После промывания поверхности нагрева котлов тепловой электростанции кислые и щелочные стоки в объемах 15 м3 по магистралям подачи 1 и 2 при открытых запорных клапанах 11 и закрытому 12 направляют в бак-нейтрализатор 4, объем которого составляет 20 м3. После поступления стоков в бак-нейтрализатор 4 приблизительно четвертая часть его объема остается незаполненной. (В незаполненном жидкостной средой объеме накапливаются парогазовые испарения, которые в дальнейшем используются как источник питания струйного аэратора 9.) Для смешивания стоков закрывают запорный клапан 15, открывают запорные клапаны 12 и 13 и включают насос 5. Насос 5 начинает функционировать в режиме засасывания, при котором жидкость испытывает интенсивное перемешивание в циркуляционном контуре под действием гидродинамического кавитационого реактора 8 и струйного аэратора 9. На протяжении всего технологического цикла работы установки парогазовая среда бака-нейтрализатора 4 постоянно перегоняется через аэратор 9. После перемешивания стоков измеренная pH среды в баке-нейтрализаторе 4 составляла pH 10, что удостоверило завышенное содержание в нем кислоты. Для доведения обрабатываемой среды до состояния полной нейтрализации, при котором pH 7, в бак-нейтрализатор 4 из емкости 3 добавляют щелочной раствор из расчета соотношения реагирующих компонентов, при которых обеспечивается указанная величина pH среды. После этого полностью нейтрализованные стоки удаляют из бака-нейтрализатора 4 по отводной магистрали 14 и готовят установку к следующему рабочему циклу.After washing the heating surface of the boilers of the thermal power plant, acidic and alkaline effluents in volumes of 15 m 3 along the supply lines 1 and 2 with open shut-off valves 11 and closed 12 are sent to the neutralization tank 4, the volume of which is 20 m 3 . After the effluent enters the neutralization tank 4, approximately a fourth of its volume remains unfilled. (Vapor-gas vapors accumulate in a volume filled with liquid medium, which are then used as a power source for the jet aerator 9.) To mix the effluents, close the shut-off valve 15, open the shut-off valves 12 and 13 and turn on the pump 5. Pump 5 starts to operate in the suction mode, wherein the liquid experiences intensive mixing in the circulation circuit under the influence of a hydrodynamic cavitation reactor 8 and a jet aerator 9. Throughout the entire technological cycle of the installation the vapor-gas medium of the neutralizing tank 4 is constantly distilled through the aerator 9. After mixing the effluents, the measured pH of the medium in the neutralizing tank 4 was pH 10, which confirmed the high acid content in it. To bring the treated medium to the state of complete neutralization, at which pH 7, an alkaline solution is added to the neutralizing tank 4 from the tank 3 based on the ratio of the reacting components at which the specified pH of the medium is ensured. After that, completely neutralized drains are removed from the neutralizing tank 4 along the bypass line 14 and the installation is prepared for the next working cycle.
Предложенное изобретение можно отнести к ряду высокопроизводительных, экологически чистых технологий, внедрение которых разрешает не только эффективно очищать агрессивные промышленные стоки, а и обеспечить высокую рентабельность этого процесса при сравнительно невысоких энергозатратах.The proposed invention can be attributed to a number of high-performance, environmentally friendly technologies, the introduction of which allows not only to efficiently clean aggressive industrial effluents, but also to ensure high profitability of this process at relatively low energy costs.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200508352 | 2005-08-26 | ||
| UAA200508352A UA81656C2 (en) | 2005-08-26 | 2005-08-26 | Process for neutralization of acid and alkaline waste waters and plant for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005138256A RU2005138256A (en) | 2007-06-20 |
| RU2370449C2 true RU2370449C2 (en) | 2009-10-20 |
Family
ID=38313922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005138256/15A RU2370449C2 (en) | 2005-08-26 | 2005-12-09 | Method of neutralising acidic and alkaline aqueous runoff and installation to this end |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2370449C2 (en) |
| UA (1) | UA81656C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2485479C2 (en) * | 2011-05-20 | 2013-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | System for automatic control and regulation of industrial and environmental safety of emissions of harmful vapours and gases of acidic and alkaline nature after safety valves in emergency situation |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104085931B (en) * | 2014-06-27 | 2016-04-06 | 河南易成新能源股份有限公司 | Industrial Wastewater Treatment integrated control and control method |
| CN106630048A (en) * | 2015-10-31 | 2017-05-10 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | Method for comprehensive utilization of cold rolling acidic waste water |
-
2005
- 2005-08-26 UA UAA200508352A patent/UA81656C2/en unknown
- 2005-12-09 RU RU2005138256/15A patent/RU2370449C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2485479C2 (en) * | 2011-05-20 | 2013-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | System for automatic control and regulation of industrial and environmental safety of emissions of harmful vapours and gases of acidic and alkaline nature after safety valves in emergency situation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005138256A (en) | 2007-06-20 |
| UA81656C2 (en) | 2008-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102115253B (en) | Novel multi-technology synergetic catalysis advanced micro-bubble ozone oxidation tower | |
| US9139457B2 (en) | Waste water treatment systems and methods | |
| EP2699520A2 (en) | Water treatment systems and methods | |
| US8376254B2 (en) | Water treatment systems and methods | |
| RU2370449C2 (en) | Method of neutralising acidic and alkaline aqueous runoff and installation to this end | |
| US4749497A (en) | Method and apparatus for treatment of acidic water | |
| EA025910B1 (en) | Method for treatment of sulphide-containing spent caustic | |
| CN110240313A (en) | The devices and methods therefor of Fenton processing refractory organic | |
| CN112520923A (en) | Wastewater treatment method for urea-formaldehyde resin and phenolic resin production enterprises | |
| JP2012185013A (en) | Processing method of radioactive waste liquid and processing apparatus therefor | |
| CN210595626U (en) | Industrial waste water ultrasonic wave is catalytic oxidation device in coordination | |
| KR101003268B1 (en) | Equipment for removal of ammonia from waste water | |
| CN204265614U (en) | Removable wastewater treatment equipment | |
| CN221680822U (en) | Desalted water dense water recycling device | |
| CN206289029U (en) | A kind of homogeneous catalysis advanced oxidation sewage water advanced treatment apparatus | |
| RU2367619C1 (en) | Method to treat active sludge and device to this effect | |
| CN212999528U (en) | Diesel locomotive coolant liquid preparation system | |
| EP0230894B1 (en) | Method of an apparatus for water treatment | |
| RU73869U1 (en) | PLANT FOR PROCESSING ACTIVE SLUDGE "AEROKLIN-T" | |
| CN220166025U (en) | High-concentration organic wastewater treatment integrated equipment | |
| CN203269737U (en) | Recycling treatment equipment of coking wastewater | |
| CN206447711U (en) | Developer solution liquid waste treatment system | |
| KR101003220B1 (en) | Equipment for removal of ammonia from waste water | |
| RU89516U1 (en) | OZONE CAMERA FOR SEWAGE TREATMENT FROM POLLUTION | |
| RU2184709C1 (en) | Industrial sewage high purifying station |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181210 |