RU2814341C1 - Method of treating waste water from coke-chemical production and complex for implementing said method - Google Patents
Method of treating waste water from coke-chemical production and complex for implementing said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814341C1 RU2814341C1 RU2023115645A RU2023115645A RU2814341C1 RU 2814341 C1 RU2814341 C1 RU 2814341C1 RU 2023115645 A RU2023115645 A RU 2023115645A RU 2023115645 A RU2023115645 A RU 2023115645A RU 2814341 C1 RU2814341 C1 RU 2814341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wastewater
- circulation circuit
- evaporator
- unit
- treatment
- Prior art date
Links
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 title description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 63
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 48
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims abstract description 9
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims abstract description 4
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 39
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims description 38
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 36
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 22
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 22
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 22
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 19
- 230000037452 priming Effects 0.000 claims description 8
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Inorganic materials [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 5
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims description 5
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 4
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000002455 scale inhibitor Substances 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical class OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- -1 aluminum oxychloride Chemical compound 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 150000003567 thiocyanates Chemical class 0.000 description 1
Abstract
Description
Группа изобретений относится к способам и комплексам очистки избыточных сточных вод, получаемых при очистке в биохимической установке, и может быть применена в коксохимической промышленности.The group of inventions relates to methods and complexes for treating excess wastewater obtained during treatment in a biochemical installation, and can be used in the coke industry.
При производстве кокса из угольной шихты образуются сточные воды (конденсат из газопроводов коксового газа, избыточная надсмольная вода цеха улавливания, продувочные воды циклов конечных газовых холодильников и др.) Сточные воды, образующиеся в основных технологических процессах коксования, содержащие в значительном количестве фенолы, роданиды, цианиды, соли аммония, смолы, масла и др. перед дальнейшим использованием нуждаются в очистке. Обработка избыточных сточных вод осуществляется в цехе улавливания коксохимического производства: сначала аммиачными колоннами, затем установкой биохимической очистки.During the production of coke from a coal charge, wastewater is generated (condensate from coke oven gas pipelines, excess tar water from the recovery shop, purge water from the final gas cooler cycles, etc.) Wastewater generated in the main technological processes of coking, containing significant amounts of phenols, thiocyanates, cyanides, ammonium salts, resins, oils, etc. need to be cleaned before further use. Treatment of excess wastewater is carried out in the recovery shop of coke production: first with ammonia columns, then with a biochemical treatment unit.
В качестве прототипа выбран способ очистки сточных вод коксохимического производства, который заключается в том, что полученные с коксохимического производства сточные воды подают в блок предварительной очистки, где проводят их реагентную обработку с целью выведения органики и взвешенных веществ и затем подают в циркуляционный контур испарителя мгновенного вскипания (ИМВ), в котором за счет дистилляции осуществляют их концентрирование. За счет фазового перехода происходит разделение стоков на дистиллят и концентрат [CN218371824, дата публикации: 24.01.2023 г.].As a prototype, a method was chosen for treating wastewater from coke-chemical production, which consists in the fact that the wastewater obtained from the coke-chemical production is supplied to a pre-treatment unit, where it is treated with reagents in order to remove organics and suspended substances and then fed into the circulation circuit of a flash evaporator (IMV), in which they are concentrated through distillation. Due to the phase transition, the wastewater is separated into distillate and concentrate [CN218371824, publication date: 01/24/2023].
Недостатком прототипа является высокий риск образования отложений в испарителе мгновенного вскипания из-за начала кристаллизации солей жесткости в пересыщенном солевом растворе, циркулирующем в контуре испарителя мгновенного вскипания, непосредственно на его теплообменных поверхностях. Пересыщение происходит за счет постоянного концентрирования раствора при переменной температуре и, следовательно, переменной растворимости солей. Поскольку пересыщенный раствор представляет собой субстанцию, содержащую при данных условиях больше растворенного вещества, чем в насыщенном растворе, то он крайне неустойчив, поскольку избыток вещества легко выпадает в осадок, который покрывает теплообменные поверхности. Вследствие этого снижается эффективность теплообмена в ИМВ, а также увеличивается шероховатость вышеупомянутых поверхностей и гидравлическое сопротивление в циркуляционном контуре вплоть до закупоривания теплообменных труб. Совокупно это приводит к снижению эффективности конденсации пара, тем самым снижая производительность комплекса и повышая операционные затраты (повышается расход пара и электричества). При этом следует отметить, что для сохранения производительности требуется соразмерное повышение расхода подаваемого в процессе нагрева пара (повышая температуру стенки теплообменных трубок), что ввиду прямой зависимости между скоростью роста отложений и температурным напором, вызывает еще более активный рост отложений на теплообменных поверхностях ИМВ, что также влияет на твердость данных отложений за счет дегидратации гипсовых и меловых отложений при высокой температуре. В свою очередь это может привести к выходу из строя элементов контура испарителя и остановке процесса. В данных случаях требуется проведение чистки теплообменных поверхностей ИМВ, в том числе кислотой. Также для снижения или исключения данных эффектов возможно применение реагентной обработки воды с целью выведения солей жесткости из раствора. Все это негативно влияет на продолжительность эксплуатации установки и ее экономические и экологические характеристики.The disadvantage of the prototype is the high risk of deposits forming in the flash evaporator due to the onset of crystallization of hardness salts in a supersaturated saline solution circulating in the flash evaporator circuit, directly on its heat transfer surfaces. Supersaturation occurs due to constant concentration of the solution at variable temperature and, consequently, variable solubility of salts. Since a supersaturated solution is a substance that, under given conditions, contains more dissolved substance than in a saturated solution, it is extremely unstable, since the excess substance easily precipitates, which covers the heat exchange surfaces. As a result, the efficiency of heat transfer in the IMV decreases, and the roughness of the above-mentioned surfaces and the hydraulic resistance in the circulation circuit increase, up to the clogging of the heat exchange pipes. Taken together, this leads to a decrease in the efficiency of steam condensation, thereby reducing the productivity of the complex and increasing operating costs (steam and electricity consumption increases). It should be noted that in order to maintain productivity, a proportionate increase in the flow rate of steam supplied during the heating process is required (increasing the temperature of the wall of the heat exchange tubes), which, due to the direct relationship between the rate of growth of deposits and the temperature pressure, causes an even more active growth of deposits on the heat exchange surfaces of the IMV, which also affects the hardness of these deposits due to the dehydration of gypsum and chalk deposits at high temperatures. In turn, this can lead to failure of the evaporator circuit elements and stopping the process. In these cases, it is necessary to clean the heat transfer surfaces of the IMV, including with acid. Also, to reduce or eliminate these effects, it is possible to use reagent water treatment to remove hardness salts from solution. All this negatively affects the life of the installation and its economic and environmental characteristics.
Приведенный недостаток ухудшает технологичность способа очистки сточных вод коксохимического производства и эксплуатационные характеристики комплекса для реализации этого способа.This disadvantage impairs the manufacturability of the method for treating wastewater from coke production and the operational characteristics of the complex for implementing this method.
Техническая проблема, на решение которой направлена группа изобретений, заключается в необходимости повышения технологичности способа очистки сточных вод коксохимического производства и улучшения эксплуатационных характеристик комплекса для реализации этого способа.The technical problem that the group of inventions is aimed at solving is the need to improve the manufacturability of the method for treating wastewater from coke production and improve the operational characteristics of the complex for implementing this method.
Технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в снижении риска образования отложений на теплообменных поверхностях испарителя мгновенного вскипания при концентрировании сточных вод.The technical result that the group of inventions is aimed at achieving is to reduce the risk of deposits forming on the heat exchange surfaces of a flash evaporator when concentrating wastewater.
Дополнительный технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в получении дополнительного продукта переработки сточных вод коксохимического производства в виде кристаллов минеральных солей.An additional technical result, which the group of inventions is aimed at achieving, is to obtain an additional product of processing wastewater from coke production in the form of crystals of mineral salts.
Сущность первого изобретения из группы изобретений заключается в следующем.The essence of the first invention from the group of inventions is as follows.
Способ очистки сточных вод коксохимического производства включает этапы, на которых осуществляют:The method for purifying wastewater from coke production includes stages in which the following is carried out:
- прием сточных вод с биохимической установки;- reception of wastewater from a biochemical plant;
- предварительную очистку сточных вод в блоке предварительной очистки сточных вод;- preliminary wastewater treatment in the wastewater pre-treatment unit;
- концентрирование сточных вод испарителем мгновенного вскипания путем:- concentration of wastewater using a flash evaporator by:
- циркуляции сточных вод в циркуляционном контуре по меньшей мере одного испарителя мгновенного вскипания, включающем ступени, каждая из которых содержит по меньшей мере камеру расширения и пучок теплообменных труб камеры конденсации, а также паросепарационное устройство;- circulation of wastewater in the circulation circuit of at least one flash evaporator, including stages, each of which contains at least an expansion chamber and a bundle of heat exchange pipes of the condensation chamber, as well as a steam separation device;
- разделения сточных вод на пар и солевой раствор за счет паросепарационного устройства и последующего получения дистиллята;- separation of wastewater into steam and saline solution due to a steam separation device and subsequent production of distillate;
- ввода в циркуляционный контур испарителя мгновенного вскипания затравочного агента на основе кальция в процессе концентрирования сточных вод испарителем мгновенного вскипания;- introducing a calcium-based seeding agent into the circulation circuit of the flash evaporator during the process of concentrating wastewater with a flash evaporator;
- получения на выходе из испарителя мгновенного вскипания продукта и отхода процесса очистки сточных вод за счет выведения из солевого раствора, циркулирующего в контуре испарителя мгновенного вскипания, солей жесткости и части затравочного агента, путем осветления солевого раствора в блоке выведения солей жесткости, в частности посредством бака-отстойника, подключенного к циркуляционному контуру испарителя мгновенного вскипания.- obtaining instant boiling of the product and waste from the wastewater treatment process at the outlet of the evaporator by removing hardness salts and part of the seeding agent from the saline solution circulating in the instant boiling evaporator circuit, by clarification of the saline solution in the hardness salt removal unit, in particular by means of a tank - a settling tank connected to the circulation circuit of the flash evaporator.
Сущность второго изобретения из группы изобретений заключается в следующем. Комплекс для очистки сточных вод коксохимического производства включает:The essence of the second invention from the group of inventions is as follows. The complex for wastewater treatment from coke production includes:
- узел приема сточных вод с биохимической установки;- a unit for receiving wastewater from a biochemical plant;
- блок предварительной очистки сточных вод;- wastewater pre-treatment unit;
- блок концентрирования сточных вод, включающий по меньшей мере один испаритель мгновенного вскипания, содержащий циркуляционный контур, выполненный с возможностью ввода затравочного агента на основе кальция, и включающий:- a wastewater concentration unit, including at least one flash evaporator, containing a circulation circuit configured to introduce a calcium-based priming agent, and including:
- ступени, каждая из которых содержит по меньшей мере камеру расширения, пучок теплообменных труб, установленный в камере конденсации и паросепарационное устройство;- stages, each of which contains at least an expansion chamber, a bundle of heat exchange pipes installed in the condensation chamber and a steam separation device;
- блок выведения солей жесткости, содержащий бак-отстойник, подключенный к циркуляционному контуру испарителя мгновенного вскипания.- a block for removing hardness salts, containing a settling tank connected to the circulation circuit of the flash evaporator.
Прием сточных вод осуществляется непосредственно из резервуара или отстойника биохимической установки посредством подачи насосом через трубопровод или иными средствами. Предварительная очистка сточных вод обеспечивает удаление из воды взвешенных веществ, органических соединений, коллоидно-дисперсных примесей, что снижает риск образования отложений на теплообменных поверхностях испарителя мгновенного вскипания и обеспечивает минимальное наличие примесей в продуктах переработки. Основным элементом этого блока является бак-осветлитель, в котором сточные воды могут обрабатывать растворами коагулянта (сульфат алюминия, оксихлорид алюминия), флокулянта (полиакриламид, BMG-X2-02), щелочи (гидроксида натрия), и иными активными компонентами. Это влияет на снижение риска образования отложений на теплообменных поверхностях испарителя мгновенного вскипания при концентрировании сточных вод. Для этого могут использовать специально предназначенные устройства или установки, которыми может быть оснащен осветлитель.Wastewater is received directly from the reservoir or sump of a biochemical plant by pumping through a pipeline or by other means. Preliminary treatment of wastewater ensures the removal of suspended substances, organic compounds, and colloidal dispersed impurities from the water, which reduces the risk of deposits forming on the heat exchange surfaces of the flash boiling evaporator and ensures a minimum presence of impurities in processed products. The main element of this unit is a clarifier tank, in which wastewater can be treated with solutions of a coagulant (aluminum sulfate, aluminum oxychloride), flocculant (polyacrylamide, BMG-X2-02), alkali (sodium hydroxide), and other active components. This has the effect of reducing the risk of deposits forming on the heat exchange surfaces of the flash evaporator when concentrating wastewater. For this purpose, specially designed devices or installations can be used, which the clarifier can be equipped with.
На выходе блока предварительной очистки сточных вод получают осветленную сточную воду и шламовую пульпу. Под осветлением в рамках группы изобретений понимают удаление из воды взвешенных частиц при непрерывном движении ее при малых скоростях, а также отстаивании. Шлам при этом могут удалять из осветлителя в шламонакопитель или иной резервуар или в обезвоживатель, впоследствии возвращая полученный фугат на повторную обработку. При этом шлам, являющийся продуктом работы биохимической установки, выводят из комплекса. Для дополнительного снижения риска образования отложений на теплообменных поверхностях испарителя мгновенного вскипания на этапе концентрирования сточных вод, перед подачей сточных вод в блок концентрирования из блока предварительной обработки в нее могут дополнительно вводить растворы кислот (соляной, серной), ингибитор накипеобразования (нитрилотриметилфосфоновая кислота или аналог на основе фосфонатов) и пеногаситель (силиконовый или аналог), используя для этого специально предназначенные устройства или установки, которыми может быть оснащен соединительный трубопровод, с автоматическим контролем дозирования.At the outlet of the wastewater pre-treatment unit, clarified wastewater and sludge pulp are obtained. In the context of the group of inventions, clarification refers to the removal of suspended particles from water during its continuous movement at low speeds, as well as settling. In this case, the sludge can be removed from the clarifier into a sludge accumulator or other reservoir or into a dehydrator, subsequently returning the resulting centrate for re-processing. In this case, the sludge, which is a product of the biochemical installation, is removed from the complex. To further reduce the risk of deposit formation on the heat transfer surfaces of the flash evaporator at the stage of wastewater concentration, before supplying wastewater to the concentration unit from the pre-treatment unit, solutions of acids (hydrochloric, sulfuric), a scale inhibitor (nitrilotrimethylphosphonic acid or an analogue for based on phosphonates) and a defoamer (silicone or analogue), using for this purpose specially designed devices or installations that can be equipped with a connecting pipeline, with automatic dosage control.
Концентрирование сточных вод производится методом дистилляции и обеспечивает их разделение на дистиллят и солевой раствор/концентрат. Этот процесс осуществляют посредством блока концентрирования сточных вод, содержащем испаритель мгновенного вскипания (ИМВ). Циркуляционный контур ИМВ содержит по меньшей мере четыре ступени. Каждая из ступеней содержит по меньшей мере по одной камере расширения и конденсации, а также паросепарационное устройство. Камера расширения обеспечивает возможность вскипания и разделения перегретых сточных вод на пар и солевой раствор. Камера конденсации обеспечивает возможность фазового перехода пара, полученного из камеры расширения, в дистиллят и содержит для этого пучок теплообменных труб. В стенке между камерами установлено паросепарационное устройство, соединяющее внутреннее пространство камеры расширения и камеры конденсации. Паросепарационное устройство обеспечивает возможность отделения капельной влаги от пара. Для подогрева сточных вод, поступающих из блока предварительной очистки, блок концентрирования сточных вод может содержать один или более подогревателей, установленных, как перед ИМВ, так и встроенных в циркуляционный контур ИМВ и функционирующих за счет стороннего пара или вторичного пара, отбираемого из контура ИМВ. Для поддержания необходимого уровня солевого раствора и вывода дистиллята блок концентрирования снабжен баками.Concentration of wastewater is carried out by distillation and ensures its separation into distillate and saline solution/concentrate. This process is carried out through a wastewater concentration unit containing a flash evaporator (FEV). The IMV circulation circuit contains at least four stages. Each stage contains at least one expansion and condensation chamber, as well as a steam separation device. The expansion chamber provides the ability to boil and separate superheated wastewater into steam and brine. The condensation chamber allows for the phase transition of steam obtained from the expansion chamber into the distillate and contains a bundle of heat exchange pipes for this purpose. A vapor separation device is installed in the wall between the chambers, connecting the internal space of the expansion chamber and the condensation chamber. The steam separation device provides the ability to separate droplet moisture from steam. To heat wastewater coming from the pre-treatment unit, the wastewater concentration unit may contain one or more heaters installed both in front of the IMV and built into the circulation circuit of the IMV and operating due to external steam or secondary steam taken from the IMV circuit. To maintain the required level of saline solution and distillate removal, the concentration unit is equipped with tanks.
В процессе концентрирования сточных вод в циркуляционный контур (во второй контур при его наличии) ИМВ вводят затравочный агент, посредством которого обеспечивается запуск процесса кристаллизации непосредственно в потоке солевого раствора, а не на его теплообменных поверхностях, что снижает риск образования отложений на вышеупомянутых поверхностях испарителя мгновенного вскипания на этапе концентрирования. Преимущественно, затравочный агент вводят разово при запуске комплекса и впоследствии он образовывается в циркуляционном контуре ИМВ самостоятельно за счет кристаллизации на данных кристаллах солей жесткости.In the process of concentrating wastewater, a seeding agent is introduced into the IMV into the circulation circuit (into the second circuit, if available), which ensures that the crystallization process is started directly in the flow of the saline solution, and not on its heat exchange surfaces, which reduces the risk of deposits on the above-mentioned surfaces of the flash evaporator boiling during the concentration stage. Mainly, the seeding agent is introduced once when starting the complex and subsequently it is formed in the IMV circulation circuit independently due to the crystallization of hardness salts on these crystals.
В качестве затравочного агента могут использовать карбонат или сульфат кальция. При этом сульфат кальция применяют в случае превалирования сульфатов в сточных водах. Контроль затравочного режима производят по составу шлама в баке отстойнике, с помощью системы отбора проб. Для этого контролируют объем/расход получаемого шлама, его состав (основное вещество и примеси), фракционный состав (за счет расслоения по крупности кристаллов естественным образом - крупные внизу, мелкие вверху). Пробоотборники при этом выполняют на разных уровнях емкости.Calcium carbonate or sulfate can be used as a seeding agent. In this case, calcium sulfate is used in the case of the prevalence of sulfates in wastewater. The seeding regime is controlled by the composition of the sludge in the settling tank using a sampling system. To do this, control the volume/consumption of the resulting sludge, its composition (main substance and impurities), fractional composition (due to stratification by crystal size in a natural way - large ones at the bottom, small ones at the top). In this case, samplers are performed at different levels of the container.
За счет изменения количества и размера частиц затравочного агента обеспечивается возможность поддержания в растворе необходимой концентрации затравочных кристаллов с требуемыми параметрами. Концентрация затравочного агента подбирается в зависимости от состава сточных вод и может составлять от 5 до 200 г/л. Размер частиц затравочного агента может составлять от 5 до 500 мкм.By changing the number and size of the seeding agent particles, it is possible to maintain the required concentration of seed crystals with the required parameters in the solution. The concentration of the seeding agent is selected depending on the composition of the wastewater and can range from 5 to 200 g/l. The particle size of the seeding agent can range from 5 to 500 microns.
Ввод затравочного агента может быть осуществлен насосом из емкости, в которой агент смешан с водой, по трубопроводу в любую точку циркуляционного контура ИМВ, в том числе в камеру расширения одной из ступеней, в соединительный трубопровод или в бак-отстойник, куда через люк затравочный агент могут загружать в сухом виде. Узел ввода затравочного агента также может быть представлен устройством или установкой для автоматического введения, либо шлюзовой камерой.The priming agent can be introduced by a pump from a container in which the agent is mixed with water, through a pipeline to any point in the IMV circulation circuit, including into the expansion chamber of one of the stages, into the connecting pipeline or into the settling tank, where the priming agent is passed through the hatch can be loaded dry. The seeding agent input unit can also be represented by a device or installation for automatic introduction, or an airlock chamber.
ИМВ может быть выполнен в виде двух корпусов, каждый из которых может иметь свой собственный циркуляционный контур, при этом контуры могут быть соединены между собой с возможностью передачи части солевого раствора из первого корпуса во второй, а узел ввода затравочного агента может быть выполнен в циркуляционном контуре второго корпуса ИМВ. Это дополнительно повышает эффективность процесса кристаллизации солевого раствора за счет ввода затравочного агента в наиболее пересыщенный солевой раствор и снижает риск образования отложений на теплообменных поверхностях ИМВ на этапе концентрирования. При этом циркуляционный контур второго корпуса ИМВ может содержать гидродинамический активатор, позволяющий уменьшить фракцию затравочного агента, повысив тем самым его активность. Это позволяет дополнительно снизить риск образования отложений на теплообменных поверхностях второго корпуса ИМВ по мере повышения концентрации солевого раствора.The IMV can be made in the form of two housings, each of which can have its own circulation circuit, while the circuits can be interconnected with the possibility of transferring part of the saline solution from the first housing to the second, and the seeding agent input unit can be made in the circulation circuit second building of the IMV. This further increases the efficiency of the salt solution crystallization process due to the introduction of a seeding agent into the most supersaturated salt solution and reduces the risk of deposits forming on the heat transfer surfaces of the IMV at the concentration stage. In this case, the circulation circuit of the second IMV body may contain a hydrodynamic activator, which makes it possible to reduce the fraction of the seeding agent, thereby increasing its activity. This makes it possible to further reduce the risk of deposits forming on the heat exchange surfaces of the second IMV housing as the concentration of the saline solution increases.
Дополнительно для снижения риска образования отложений в камере расширения ИМВ может быть выполнено наклонное дно в сторону вывода солевого раствора, что исключает осаждение затравочного агента в ступенях испарителя и позволяет более эффективно выводить солевой раствор с кристаллами затравочного агента из расширительной камеры.Additionally, to reduce the risk of deposits in the IMV expansion chamber, an inclined bottom can be made towards the outlet of the saline solution, which eliminates the deposition of the seeding agent in the evaporator stages and allows for more efficient removal of the saline solution with crystals of the seeding agent from the expansion chamber.
Также дополнительно для сохранения высокой эффективности работы с затравочным агентом и сохранения производительности ИМВ на этапе концентрирования, ступень ИМВ может иметь съемное паросепарационное устройство, обеспечивающее возможность его оперативной чистки от образующихся отложений, также приводящих к сужению проходного сечения.Also, in addition, to maintain high efficiency of working with the seeding agent and maintaining the productivity of the IMV at the concentration stage, the IMV stage can have a removable vapor separation device, which makes it possible to promptly clean it from deposits formed, which also lead to a narrowing of the flow area.
При этом для обеспечения эффективной кристаллизации солей с использованием затравочного агента и дополнительного снижения риска образования отложений на теплообменных поверхностях ИМВ выход солевого раствора последней расширительной камеры ИМВ может быть подключен к емкости, в которой солевой раствор с введенным в него затравочным агентом может выдерживаться перед последующей циркуляцией в циркуляционном контуре ИМВ.At the same time, to ensure effective crystallization of salts using a seeding agent and to further reduce the risk of deposits on the heat exchange surfaces of the IMV, the outlet of the salt solution of the last expansion chamber of the IMV can be connected to a container in which the saline solution with the seeding agent introduced into it can be kept before subsequent circulation in circulation circuit of the IMV.
Блок выведения солей жесткости, содержащий бак-отстойник, подключенный к циркуляционному контуру ИМВ, также обеспечивает снижение риска образования отложений на теплообменных поверхностях ИМВ на этапе концентрирования за счет вывода из солевого раствора части затравочного агента (кристаллы солей жесткости), что позволяет контролировать и поддерживать концентрацию и фракционный состав затравочного агента в солевом растворе, циркулирующем в контуре ИМВ. Часть выводимого затравочного агента может составлять от 2 до 30% от общей массы затравочного агента, находящегося в циркуляционном контуре.The hardness salts removal unit, containing a settling tank connected to the IMV circulation circuit, also reduces the risk of deposits forming on the heat exchange surfaces of the IMV at the concentration stage due to the removal of part of the seeding agent (hardness salt crystals) from the saline solution, which allows you to control and maintain the concentration and the fractional composition of the seeding agent in the saline solution circulating in the IMV circuit. The portion of the withdrawn priming agent can be from 2 to 30% of the total mass of the priming agent located in the circulation circuit.
Дополнительно для снижения риска образования отложений на теплообменных поверхностях ИМВ на этапе концентрирования, в баке-отстойнике для более эффективного осаждения солей раствор могут обрабатывать растворами щелочи и/или флокулянта, используя для этого подключенные к нему установки приготовления и дозирования растворов. Осветленный солевой раствор при этом могут возвращать обратно в циркуляционный контур ИМВ, а полученные продукты осаждения могут направлять в блок предварительной очистки для повторного разделения на жидкость и твердый остаток, при этом жидкость могут направлять на повторную очистку, а твердый остаток может быть выведен из комплекса вместе со шламом.Additionally, to reduce the risk of deposits forming on the heat-exchange surfaces of the IMV at the concentration stage, in the settling tank, for more efficient precipitation of salts, the solution can be treated with alkali and/or flocculant solutions, using solutions connected to it for the preparation and dosing of solutions. The clarified salt solution can be returned back to the IMV circulation circuit, and the resulting precipitation products can be sent to the pre-treatment unit for re-separation into liquid and solid residue, while the liquid can be sent for re-purification, and the solid residue can be removed from the complex together with sludge.
С целью получения дополнительного продукта переработки сточных вод коксохимического производства комплекс может дополнительно содержать блок кристаллизации водорастворимых солей, подключенный к блоку выведения солей жесткости и блоку концентрирования. В сточных водах коксохимического производства зачастую превалируют сульфаты, благодаря чему можно отдельно выделить сульфат натрия пригодный для технических нужд. Данный блок позволяет провести глубокое упаривание концентрата испарителя мгновенного вскипания до концентрации, соответствующей пределу растворимости сульфата натрия и вывести данную соль в кристаллическом виде.In order to obtain an additional product from the processing of wastewater from coke production, the complex may additionally contain a crystallization unit for water-soluble salts connected to a unit for removing hardness salts and a concentration unit. In wastewater from coke production, sulfates often prevail, thanks to which sodium sulfate, suitable for technical needs, can be separately isolated. This block allows for deep evaporation of the flash boiling evaporator concentrate to a concentration corresponding to the solubility limit of sodium sulfate and removing this salt in crystalline form.
Блок кристаллизации водорастворимых солей может быть выполнен на базе однокорпусной выпарной установки с принудительной циркуляцией и состоит из замкнутого контура, включающего подогреватель, расширитель, циркуляционный насос и солеотделитель. Воду (концентрат) циркуляционным насосом подают в подогреватель, где она подогревается вторичным паром из ИМВ (до 56-60°С). После подогревателя воду подают в верхнюю часть расширителя. В нем она вскипает (расширяется) со снижением температуры до температуры насыщения. В процессе выпаривания концентрация солевого раствора возрастает примерно на 1-2%, что приводит к кристаллизации соли. Концентрат с кристаллами отводят в солеотделитель, где производят предварительное отделение кристаллов от маточного раствора. При этом пульпу обезвоживают, а маточный раствор возвращают на дополнительную обработку. Полученный кристаллический продукт при этом выводят из комплекса. При этом в случае, если после отжима солей осуществляют постоянную продувку части солевого концентрата, то в кристаллическом продукте обеспечивается содержание сульфата натрия более 98%. При этом солеотделитель позволяет регулировать сепарацию кристаллов и их фракционный состав, выводимый на отжим.The crystallization unit for water-soluble salts can be made on the basis of a single-effect evaporation unit with forced circulation and consists of a closed circuit including a heater, an expander, a circulation pump and a salt separator. Water (concentrate) is supplied by a circulation pump to the heater, where it is heated by secondary steam from the IMV (up to 56-60°C). After the heater, water is supplied to the upper part of the expander. In it, it boils (expands) as the temperature decreases to the saturation temperature. During the evaporation process, the concentration of the salt solution increases by approximately 1-2%, which leads to crystallization of the salt. The concentrate with crystals is taken to a salt separator, where the crystals are preliminarily separated from the mother liquor. In this case, the pulp is dehydrated, and the mother liquor is returned for additional processing. The resulting crystalline product is then removed from the complex. Moreover, if, after pressing the salts, a part of the salt concentrate is constantly purged, then the sodium sulfate content of more than 98% is ensured in the crystalline product. At the same time, the salt separator allows you to regulate the separation of crystals and their fractional composition taken out for extraction.
Группа изобретений может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».A group of inventions can be made from known materials using known means, which indicates its compliance with the patentability criterion of “industrial applicability”.
Группа изобретений характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что на этапе концентрирования сточных вод коксохимического производства посредством ИМВ:The group of inventions is characterized by a set of essential features previously unknown from the prior art, characterized by the fact that at the stage of concentrating wastewater from coke production using IMP:
- в процессе разделения сточных вод на пар и солевой раствор в циркуляционный контур испарителя мгновенного вскипания через узел ввода затравочного агента вводят затравочный агент на основе кальция, который содержит в себе мельчайшие зародышевые кристаллы, служащие центрами кристаллизации, что позволяет сгруппировать беспорядочно движущиеся частицы в солевом растворе именно таким образом, какой характерен для данного кристалла, обеспечивая запуск процесса кристаллизации солей непосредственно в объеме потока солевого раствора, циркулирующем в контуре ИМВ;- in the process of separating wastewater into steam and saline solution, a calcium-based seeding agent is introduced into the circulation circuit of the flash evaporator through the seeding agent input unit, which contains tiny seed crystals that serve as crystallization centers, which allows randomly moving particles to be grouped in the saline solution exactly in the way that is characteristic of a given crystal, ensuring the start of the salt crystallization process directly in the volume of the saline solution flow circulating in the IMV circuit;
- в процессе получения из испарителя мгновенного вскипания дистиллята и продукта очистки сточных вод из солевого раствора посредством бака-отстойника, подключенного к циркуляционному контуру испарителя мгновенного вскипания выводят часть затравочного агента с солями жесткости, что позволяет контролировать и поддерживать концентрацию затравочных кристаллов в солевом растворе, циркулирующем в контуре ИМВ, на необходимом уровне для поддержания процесса кристаллизации солей в объеме потока солевого раствора и исключить потребление реагентов на процесс выведения солей жесткости из раствора.- in the process of obtaining distillate and wastewater treatment product from the saline solution from the flash boiling evaporator, part of the seeding agent with hardness salts is removed by means of a settling tank connected to the circulation circuit of the flash boiling evaporator, which allows you to control and maintain the concentration of seed crystals in the circulating saline solution in the IMV circuit, at the required level to maintain the crystallization process of salts in the volume of the saline solution flow and eliminate the consumption of reagents for the process of removing hardness salts from the solution.
Совокупность существенных признаков группы изобретений позволяет вести кристаллизацию кальция в объеме циркулирующей в контуре ИМВ жидкости, а не на теплообменных поверхностях ИМВ, при этом сохраняя постоянный уровень затравочных кристаллов в объеме солевого раствора, циркулирующего в контуре ИМВ на необходимом для поддержания процесса кристаллизации солей уровне в объеме потока солевого раствора, тем самым исключая возможность его пересыщения и начала кристаллизации на теплообменных поверхностях ИМВ.The set of essential features of the group of inventions makes it possible to crystallize calcium in the volume of liquid circulating in the IMV circuit, and not on the heat exchange surfaces of the IMV, while maintaining a constant level of seed crystals in the volume of the saline solution circulating in the IMV circuit at the level necessary to maintain the salt crystallization process in the volume flow of saline solution, thereby eliminating the possibility of its supersaturation and the onset of crystallization on the heat exchange surfaces of the IMV.
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска образования отложений на теплообменных поверхностях испарителя мгновенного вскипания при концентрировании сточных вод коксохимического производства, тем самым повышается технологичность способа очистки сточных вод коксохимического производства и улучшаются эксплуатационные характеристики комплекса для реализации этого способа.Thanks to this, the achievement of a technical result is achieved, which consists in reducing the risk of deposits on the heat exchange surfaces of the flash evaporator when concentrating wastewater from coke production, thereby increasing the manufacturability of the method for treating wastewater from coke production and improving the operational characteristics of the complex for implementing this method.
Группа изобретений обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».The group of inventions has a set of essential features previously unknown from the prior art, which indicates its compliance with the “novelty” patentability criterion.
Из уровня техники не известно введение затравочного агента на основе кальция в циркуляционный контур ИМВ и вывод части затравочного агента с кристаллами солей из контура при концентрировании сточных вод коксохимического производства. Ввиду этого группа изобретений соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».It is not known from the prior art to introduce a calcium-based seeding agent into the IMV circulation circuit and remove part of the seeding agent with salt crystals from the circuit when concentrating wastewater from coke production. In view of this, the group of inventions meets the patentability criterion of “inventive step”.
Изобретения из группы изобретений связаны между собой и образуют единый изобретательский замысел, что свидетельствует о соответствии группы изобретений критерию патентоспособности «единство изобретения».Inventions from a group of inventions are interconnected and form a single inventive concept, which indicates that the group of inventions meets the patentability criterion of “unity of invention.”
Группа изобретений поясняется следующими фигурами.The group of inventions is illustrated by the following figures.
Фиг. 1 - Схема комплекса для очистки сточных вод коксохимического производства.Fig. 1 - Scheme of a complex for wastewater treatment of coke production.
Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути группы изобретений ниже представлен вариант ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая группа изобретений не ограничивается представленным вариантом.To illustrate the possibility of implementation and a more complete understanding of the essence of the group of inventions, a variant of its implementation is presented below, which can be changed or supplemented in any way, while the present group of inventions is not limited to the presented variant.
Комплекс для очистки сточных вод коксохимического производства включает трубопровод 100 подачи сточных вод биохимической установки (БХУ), к которому последовательно подключены: блок предварительной очистки сточных вод, блок концентрирования сточных вод, блок выведения солей жесткости и блок кристаллизации водорастворимых солей.The complex for wastewater treatment of coke production includes pipeline 100 for supplying wastewater from a biochemical unit (BCU), to which the following are connected in series: a wastewater pre-treatment unit, a wastewater concentration unit, a unit for removing hardness salts and a crystallization unit for water-soluble salts.
Блок предварительной очистки сточных вод включает бак-осветлитель 200, бак 210 осветленной воды, насос 220 осветленной воды, установку 230 приготовления и дозирования раствора коагулянта, установку 240 приготовления и дозирования раствора извести (при необходимости), установку 250 приготовления и дозирования раствора флокулянта, насос 260 отвода осадка осветлителя, шламонакопитель 270, насос 280 шлама, шнековый обезвоживатель 290, бункер 300 шлама с выходом 305 шлама, бак 310 фугата, насос 320 возврата фугата, установку 330 приготовления и дозирования раствора кислоты, установку 340 приготовления и дозирования раствора ингибитора, установку 350 приготовления и дозирования раствора пеногасителя.The wastewater pre-treatment unit includes a clarifier tank 200, a clarified water tank 210, a clarified water pump 220, an installation 230 for preparing and dosing a coagulant solution, an installation 240 for preparing and dosing a lime solution (if necessary), an installation 250 for preparing and dosing a flocculant solution, and a pump 260 for clarifier sludge removal, sludge accumulator 270, sludge pump 280, screw dehydrator 290, sludge hopper 300 with sludge output 305, centrate tank 310, centrate return pump 320, installation 330 for preparing and dosing an acid solution, installation 340 for preparing and dosing an inhibitor solution, installation 350 preparation and dosing of antifoam solution.
Блок концентрирования сточных вод включает струйно-барботажный подогреватель 400, вертикальный испаритель мгновенного вскипания (ИМВ), состоящий из двух корпусов 410 и 420, каждый из которых имеет камеры расширения, имеющие наклонное дно в направлении выхода солевого раствора, в которых установлены съемные паросепарационные устройства 412 и 422, а также камеры конденсации, в которых установлены трубные пучки 414 и 424, и головного подогревателя 430 со входом 435 для пара. Также блок концентрирования включает секционные баки 440 и 450, разделенные на две части, при этом одна часть баков 440 и 450 предназначена для принятия потоков воды от блока предварительной очистки и циркулирующего раствора, а вторая часть этих баков предназначена для принятия дистиллята. Циркуляционные контуры корпусов 410 и 420, образованы камерами расширения, а также трубными пучками 414 и 424, установленными в камерах конденсации, при этом циркуляционный контур корпуса 420 ИМВ содержит гидродинамический активатор 426.The wastewater concentration unit includes a jet-bubble heater 400, a vertical flash evaporator (IEV), consisting of two buildings 410 and 420, each of which has expansion chambers with an inclined bottom in the direction of the saline solution outlet, in which removable steam separation devices 412 are installed. and 422, as well as condensation chambers in which tube bundles 414 and 424 are installed, and a head heater 430 with a steam inlet 435. Also, the concentration unit includes sectional tanks 440 and 450, divided into two parts, with one part of the tanks 440 and 450 designed to receive water flows from the pre-treatment unit and circulating solution, and the second part of these tanks is intended to receive distillate. The circulation circuits of the housings 410 and 420 are formed by expansion chambers, as well as tube bundles 414 and 424 installed in the condensation chambers, while the circulation circuit of the IMV housing 420 contains a hydrodynamic activator 426.
Также блок концентрирования включает насосы 460-490, выход 495 дистиллята и эжекторную установку. Эжекторная установка, в свою очередь включает эжектор 500, бак 510 силовой воды и насосное оборудование 520 и 530. Рабочей средой эжекторной установки является вода, отбираемая от потока охлаждающей воды ИМВ, движущаяся по магистралям 535 и 537.The concentration unit also includes pumps 460-490, a distillate outlet 495 and an ejector unit. The ejector installation, in turn, includes an ejector 500, a power water tank 510 and pumping equipment 520 and 530. The working medium of the ejector installation is water taken from the IMV cooling water flow, moving along lines 535 and 537.
Блок выведения солей жесткости включает бак-отстойник 600, бак 610 осветленного раствора, насос 620 возврата раствора, насос 630 отвода осадка, установку 640 дозирования извести и установку 650 дозирования флокулянта.The hardness salt removal unit includes a settling tank 600, a clarified solution tank 610, a solution return pump 620, a sediment removal pump 630, a lime dosing unit 640 and a flocculant dosing unit 650.
Блок кристаллизации водорастворимых солей включает бак 700 подпитки выпарного контура, насос 710 подпитки, подогреватель 720, бак-расширитель 730, циркуляционный насос 740, отделитель 750 соли, обезвоживатель 760 соли и бункер 770 соли.The water-soluble salt crystallization unit includes an evaporation circuit feed tank 700, a feed pump 710, a heater 720, an expansion tank 730, a circulation pump 740, a salt separator 750, a salt dehydrator 760 and a salt hopper 770.
Подключение перечисленных элементов комплекса друг к другу осуществлено посредством трубопроводов в соответствии со схемой, представленной на Фиг. 1.The connection of the listed elements of the complex to each other is carried out through pipelines in accordance with the diagram presented in Fig. 1.
Способ очистки сточных вод коксохимического производства реализуют следующим образом.The method of treating wastewater from coke production is implemented as follows.
На начальном этапе сточные воды с БХУ подают в блок предварительной очистки, в частности в бак-осветлитель 200, где его обрабатывают раствором извести, коагулянта в виде сульфата алюминия и флокулянта в виде полиакрил амид а, поступающим из установок 230-250 соответственно. В результате этого рН воды понижается до значений менее 6,0 ед, прозрачность по шрифту составляет более 30 см, снижается органическая составляющая исходной воды, а показатель химического потребления кислорода уменьшается на 45-50% и после осветления составляет 160-180 мгO2/дм3. За счет этого также из потока выводится шлам, представляющий собой продукты работы БХУ. Затем, осветленную известково-коагулированную воду из осветлителя 200 направляют в бак 210 осветленной воды.At the initial stage, wastewater from the BCU is supplied to the pre-treatment unit, in particular to the clarification tank 200, where it is treated with a solution of lime, a coagulant in the form of aluminum sulfate and a flocculant in the form of polyacrylic amide, coming from units 230-250, respectively. As a result of this, the pH of the water decreases to values less than 6.0 units, the transparency of the font is more than 30 cm, the organic component of the source water decreases, and the indicator of chemical oxygen consumption decreases by 45-50% and after clarification is 160-180 mgO 2 /dm 3 . Due to this, sludge, which is the product of the BCU operation, is also removed from the flow. Then, the clarified lime-coagulated water from the clarifier 200 is sent to the clarified water tank 210.
При этом шламовые воды из осветлителя 200 направляют в шламонакопитель 270, затем в обезвоживатель 290 и удаляют в бункер 300 шлама, а фугат (фильтрат) через бак 310 фугата направляют на повторное использование в голову технологического процесса. При этом воду из бака 210 по трубопроводу направляют в блок концентрирования, а попутно, посредством задействования установок 330-350, вводят раствор ингибитора накипеобразования, раствор кислоты и пеногаситель, концентрацию которых подбирают в зависимости от качества исходной воды.In this case, sludge water from the clarifier 200 is sent to the sludge accumulator 270, then to the dewaterer 290 and removed to the sludge hopper 300, and the centrate (filtrate) is sent through the centrate tank 310 for reuse at the head of the technological process. In this case, water from tank 210 is sent through a pipeline to the concentration unit, and along the way, by using installations 330-350, a solution of scale inhibitor, acid solution and defoamer are introduced, the concentration of which is selected depending on the quality of the source water.
После предварительной очистки осуществляют концентрирование потока сточных вод в циркуляционном контуре ИМВ, для чего сначала осуществляют предварительный нагрев и удаление из воды воздуха в барботажном подогревателе 400, использующим вторичный пар из корпуса 420 ИМВ. Рабочий процесс протекает при температуре 90-100°С, при которой поток подают в секционные баки 440 и 450, поддерживающие уровень воды перед насосами 460-490. Поток подают насосом 460 сразу в оба контура корпусов 410 и 420 ИМВ, в частности в трубные пучки 414 корпуса 410, где он подогревается, и непосредственно в расширительные камеры корпуса 420, где температура ниже и подогрев не требуется. Поток, подогретый в трубных пучках 414 камер конденсации корпуса 410, далее дополнительно подогревают в головном подогревателе 430, использующем в качестве горячего теплоносителя сторонний пар, который подают на вход 435. При этом конденсат головного подогревателя 430 подмешивают в поток дистиллята корпуса 410 ИМВ. После подогревателя 430 поток последовательно вскипает в расширительных камерах ступеней корпуса 410, при этом раствор из последней ступени корпуса 410 снова попадает в секционный бак 440.After pre-treatment, the wastewater flow is concentrated in the IMV circulation circuit, for which purpose, first, preheating and removal of air from the water are carried out in a bubble heater 400, using secondary steam from the IMV housing 420. The working process takes place at a temperature of 90-100°C, at which the flow is supplied to sectional tanks 440 and 450, which maintain the water level in front of pumps 460-490. The flow is supplied by pump 460 immediately to both circuits of the IMV housings 410 and 420, in particular to the tube bundles 414 of the housing 410, where it is heated, and directly into the expansion chambers of the housing 420, where the temperature is lower and heating is not required. The flow heated in the tube bundles 414 of the condensation chambers of the housing 410 is then additionally heated in the head heater 430, which uses external steam as a hot coolant, which is supplied to the inlet 435. In this case, the condensate of the head heater 430 is mixed into the distillate flow of the housing 410 IMV. After the heater 430, the flow sequentially boils in the expansion chambers of the stages of the housing 410, while the solution from the last stage of the housing 410 again enters the sectional tank 440.
Аналогичный процесс происходит в циркуляционном контуре корпуса 420 ИМВ, при этом роль головного подогревателя 430 в данном случае выполняют трубные пучки 414 последних ступеней корпуса 410 ИМВ. Охлаждение трубных пучков 424 последних ступеней корпуса 420 ИМВ осуществляют потоком сторонней охлаждающей воды, циркулирующей в магистралях 535 и 537.A similar process occurs in the circulation circuit of the IMV housing 420, with the role of the head heater 430 in this case being performed by the tube bundles 414 of the last stages of the IMV housing 410. Cooling of the tube bundles 424 of the last stages of the IMV housing 420 is carried out by a flow of external cooling water circulating in lines 535 and 537.
Дистиллят из корпуса 410 ИМВ после секционного бака 440 направляют в камеры конденсации корпуса 420 ИМВ. Дистиллят после секционного бака 450 получают на выходе 495, как продуктовый поток.The distillate from the IMV housing 410 after the sectional tank 440 is sent to the condensation chambers of the IMV housing 420. The distillate after the sectional tank 450 is obtained at the outlet 495 as a product stream.
В процессе работы ИМВ во всех камерах конденсации ступеней накапливаются неконденсирующиеся газы, при этом газы из корпуса 410 выводят через последнюю ступень в струйно-барботажный подогреватель 400, далее направляют в последнюю ступень корпуса 420, и выводят из испарителя посредством эжекторной установки.During the operation of the IMV, non-condensable gases accumulate in all condensation chambers of the stages, while the gases from the housing 410 are removed through the last stage into the jet-bubble heater 400, then sent to the last stage of the housing 420, and removed from the evaporator via an ejector unit.
При этом в поток солевого раствора, циркулирующего в циркуляционном контуре ИМВ, в том числе в трубных пучках 414 и 424 камер конденсации ступеней корпусов 410 и 420 ИМВ через бак-отстойник вводят затравочный агент в виде порошка сульфата кальция и тем самым запускают процесс кристаллизации солей непосредственно в потоке, циркулирующем в контурах корпусов 410 и 420 ИМВ. При этом для интенсификации процесса кристаллообразования в потоке солевого раствора осуществляют измельчение образовывающихся затравочных солевых кристаллов посредством гидродинамического активатора 426.In this case, a seeding agent in the form of calcium sulfate powder is introduced into the flow of saline solution circulating in the circulation circuit of the IMV, including in the tube bundles 414 and 424 of the condensation chambers of the stages of the housings 410 and 420 of the IMV through a settling tank and thereby starting the process of salt crystallization directly in the flow circulating in the circuits of buildings 410 and 420 IMV. In this case, to intensify the process of crystal formation in the flow of saline solution, the resulting seed salt crystals are crushed using a hydrodynamic activator 426.
Для вывода из солевого раствора части затравочного агента и образовывающихся солей жесткости его направляют в блок выведения солей жесткости, для чего первоначально его подают в бак-отстойник 600. Кроме того, бак-отстойник 600 позволяет вывести из раствора железо, кремнекислоту и взвешенные вещества. Для осаждения солей жесткости в бак-отстойник 600 вводят раствор извести и флокулянта посредством установок 640 и 650. Шлам из бака-отстойника 600 направляют в шламонакопитель 270. При этом осветленный солевой раствор подают в бак 610 и возвращают в циркуляционный контур ИМВ для дальнейшего концентрирования или направляют в блок кристаллизации водорастворимых солей.To remove part of the seeding agent and the resulting hardness salts from the saline solution, it is sent to the hardness salt removal unit, for which it is initially fed into the settling tank 600. In addition, the settling tank 600 allows iron, silicic acid and suspended substances to be removed from the solution. To precipitate hardness salts, a solution of lime and flocculant is introduced into the settling tank 600 using units 640 and 650. The sludge from the settling tank 600 is sent to the sludge storage tank 270. In this case, the clarified saline solution is fed into the tank 610 and returned to the IMV circulation circuit for further concentration or sent to the crystallization unit for water-soluble salts.
После вывода из раствора солей жесткости его через бак 700 подпитки выпарного контура подают в подогреватель 720, использующий в качестве греющей среды вторичный пар из корпуса 420 ИМВ. Полученный конденсат при этом направляют обратно в корпус 420 испарителя и подмешивают к потоку дистиллята. Подогретый раствор сбрасывают в расширитель 730, в котором часть потока переходит в пар, отводимый в корпус 420 ИМВ. Увеличение концентрации раствора способствует процессу кристаллизации, кристаллы солей при этом выводят в отделитель солей 750. Полученную солевую пульпу подают на обезвоживатель 760, а маточный раствор возвращают на дополнительную обработку через бак 700. Кристаллический продукт накапливают в бункере 770, и в последствии выгружают в автотранспорт или мешки «биг-бег».After the hardness salts are removed from the solution, it is supplied through the evaporation circuit make-up tank 700 to the heater 720, which uses secondary steam from the IMV housing 420 as a heating medium. The resulting condensate is then directed back into the evaporator housing 420 and mixed into the distillate stream. The heated solution is discharged into an expander 730, in which part of the flow turns into steam, which is discharged into the IMV housing 420. An increase in the concentration of the solution promotes the crystallization process; salt crystals are removed to the salt separator 750. The resulting salt pulp is fed to the dehydrator 760, and the mother liquor is returned for additional processing through tank 700. The crystalline product is accumulated in hopper 770, and is subsequently unloaded into vehicles or big-bag bags.
Предложенный комплекс в процессе переработки сточных вод после БХУ позволяет получить дистиллят высокого качества, а также шлам, полученный в процессе осветления сточных вод, шлам и кристаллическую соль.The proposed complex in the process of processing wastewater after BCU makes it possible to obtain high-quality distillate, as well as sludge obtained during the clarification of wastewater, sludge and crystalline salt.
Разработанный способ позволяет практически полностью удалить взвешенные вещества и получить прозрачный дистиллят с нулевой цветностью и концентрацией взвешенных частиц 0,2-0,4 мг/дм3. Концентрация солей в дистилляте существенно ниже предельно допустимой концентрации. Степень очистки от хлоридов, сульфатов, солей жесткости составляет до 99,8%, степень очистки по показателю БПК-20, БПК-5 составляет до 99,4%, степень очистки по показателю ХПК составляет до 99,7%, а степень очистки от аммиака составляет до 97,9%.The developed method makes it possible to almost completely remove suspended substances and obtain a transparent distillate with zero color and a concentration of suspended particles of 0.2-0.4 mg/dm 3 . The concentration of salts in the distillate is significantly lower than the maximum permissible concentration. The degree of purification from chlorides, sulfates, hardness salts is up to 99.8%, the degree of purification in terms of BOD-20, BOD-5 is up to 99.4%, the degree of purification in terms of COD is up to 99.7%, and the degree of purification from ammonia is up to 97.9%.
Эффективность работы затравочного агента, влияющей на снижение риска образования отложений на теплообменных поверхностях ИМВ при концентрировании сточных вод, оценивали по изменению теплового режима и производительности установки в течение 1000 часов работы комплекса. В течение данного периода производительность не снизилась, в то время как до ввода затравочного агента падение производительности за аналогичный период времени достигало 32%.The effectiveness of the seeding agent, which influences the reduction of the risk of deposit formation on the heat exchange surfaces of the IMV during wastewater concentration, was assessed by changes in the thermal regime and installation productivity during 1000 hours of operation of the complex. During this period, productivity did not decrease, while before the introduction of the priming agent, the drop in productivity over the same period of time reached 32%.
Полученные результаты свидетельствовали о существенном снижении/отсутствии накипи на теплообменных поверхностях ИМВ.The results obtained indicated a significant reduction/absence of scale on the heat exchange surfaces of the IMV.
Таким образом обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска образования отложений на теплообменных поверхностях испарителя мгновенного вскипания при концентрировании сточных вод коксохимического производства, тем самым повышается технологичность способа очистки сточных вод коксохимического производства и улучшаются эксплуатационные характеристики комплекса для реализации этого способа.This ensures the achievement of a technical result, which consists in reducing the risk of deposit formation on the heat exchange surfaces of the flash evaporator when concentrating wastewater from coke production, thereby increasing the manufacturability of the method for treating wastewater from coke production and improving the operational characteristics of the complex for implementing this method.
Claims (36)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814341C1 true RU2814341C1 (en) | 2024-02-28 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU833550A1 (en) * | 1979-02-22 | 1981-05-30 | Донецкий Филиал Всесоюзного Научно- Исследовательского И Проектного Инсти-Тута По Очистке Технологических Газов,Сточных Вод И Использованию Вторичныхэнергоресурсов Предприятий Черной Метал-Лургии | Method of thermal desalinization of boiler scale water |
| CN113149346A (en) * | 2021-04-01 | 2021-07-23 | 北京能泰高科环保技术有限公司 | Method for recycling semi-coke wastewater |
| CN217709146U (en) * | 2022-07-19 | 2022-11-01 | 重庆百鸥环保科技有限公司 | Prevent waste water pretreatment system of evaporimeter coking jam |
| CN218371824U (en) * | 2022-10-31 | 2023-01-24 | 西安恒旭科技股份有限公司 | Semi-coke wastewater vacuum flash evaporation purification device |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU833550A1 (en) * | 1979-02-22 | 1981-05-30 | Донецкий Филиал Всесоюзного Научно- Исследовательского И Проектного Инсти-Тута По Очистке Технологических Газов,Сточных Вод И Использованию Вторичныхэнергоресурсов Предприятий Черной Метал-Лургии | Method of thermal desalinization of boiler scale water |
| CN113149346A (en) * | 2021-04-01 | 2021-07-23 | 北京能泰高科环保技术有限公司 | Method for recycling semi-coke wastewater |
| CN217709146U (en) * | 2022-07-19 | 2022-11-01 | 重庆百鸥环保科技有限公司 | Prevent waste water pretreatment system of evaporimeter coking jam |
| CN218371824U (en) * | 2022-10-31 | 2023-01-24 | 西安恒旭科技股份有限公司 | Semi-coke wastewater vacuum flash evaporation purification device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104276708B (en) | A kind of power plant effluent Zero-discharge treating process | |
| CN105152435B (en) | A kind of zero-emission process for treating industrial waste water | |
| CN102070272A (en) | Wastewater evaporation concentration process and device system | |
| SK392000A3 (en) | Mechanical vapour recompression separation process | |
| CN102060408A (en) | Wastewater evaporating process and device system | |
| US3401094A (en) | Water conversion process and apparatus | |
| CN104176870B (en) | A kind of thick-oil waste water pre-treatment and evaporative desalination system and method | |
| CN110228891A (en) | A kind of preparation method of brine waste MVR condensing crystallizing | |
| CN105502540A (en) | Anti-scaling and anti-corrosion desulfurization waste water multi-effect evaporation, concentration and crystallization method | |
| CN108947079A (en) | A kind of hot compression zero emission treatment of desulfured waste water and system | |
| CN111362492A (en) | Double-effect MVR evaporation treatment method | |
| CN111072205A (en) | Process and system for zero discharge recovery of sodium sulfate from high-salt high-COD wastewater | |
| RU2013140016A (en) | METHOD FOR PRODUCING LITHIUM CARBONATE FROM TECHNICAL LITHIUM CARBONATE AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| CN204185326U (en) | A kind of power plant desulfurization Wastewater zero-discharge treatment system | |
| US3974039A (en) | Addition of finely divided BaSO4 particles to sea water for removal of scale components | |
| CN205603385U (en) | Concentrated and branch matter crystallization equipment of strong brine zero release membrane | |
| CN105254096A (en) | Preprocessing method and device for gasification ammonia-cyanide-phenol-contained circulating water | |
| CN115010309A (en) | Iron phosphate wastewater zero-discharge treatment system and treatment process | |
| CN117247198B (en) | System and method for treating landfill leachate and removing scaling substances of evaporation heat exchanger | |
| CN205241427U (en) | Desulfurization wastewater treatment system | |
| CN106145487A (en) | A kind of technique processing rare-earth trade high-concentration ammonia nitrogenous wastewater reuse | |
| RU2814341C1 (en) | Method of treating waste water from coke-chemical production and complex for implementing said method | |
| CN104724778A (en) | Method for salt extraction from desulfurization waste solution through multi-effect evaporation | |
| CN208327688U (en) | A kind of hot compression desulfurization wastewater zero-discharge treatment system | |
| CN112408569A (en) | Continuous treatment method of high-salinity wastewater containing sodium chloride |