SU1743352A3

SU1743352A3 - Способ очистки сточных вод

Info

Publication number: SU1743352A3
Application number: SU843805259A
Authority: SU
Inventors: Иниотакис Николас; Фрелинг Вернер; Калавритинос Георг; Бенедикт Фон Дер Декен Клаус
Original assignee: Форшунгсцентрум Юлих Гмбх (Фирма); Др.Георг Калавритинос (Фирма)
Priority date: 1983-10-14
Filing date: 1984-10-12
Publication date: 1992-06-23
Also published as: DE3337360A1; DE3337360C2; IL73202A; DK485084A; GR80493B; CA1225611A; DE3463365D1; DK485084D0; JPS6097086A; DK160084B; US4767527A; ATE26820T1; EP0142018A1; US4643832A; DK160084C; IL73202A0; EP0142018B1

Abstract

Изобретение относитс к очистке сточных вод путем их распылени и испарени в потоке газа-носител и позвол ет повысить степень очистки за счет выделени загр знений в виде кристаллов солей или гидратов . Сточные воды распыл ютс и испар ютс в потоке инертного газа-носител . Образующийс вод ной перегреваетс в теплообменнике очищенной и сжатой парогазовой смесью путем ее охлаждени ниже температуры точки росы, в результате чего примеси выпадают в виде твердого остатка и отдел ютс . При отношении парциального давлени газа-носител и общего давлени смеси 0,2-0,8 и при общем давлении очищенной смеси 3-20 бар устанавливаетс оптимальна область дл осуществлени способа. Предпочтительно перед отделением твердого остатка твердые частицы коагулировать, а очищаемую смесь подогревать до температуры выше температуры разложени по меньшей мере одного гидрата, содержащегос в смеси. 3 з.п ф-лы. 2 ил (Л С

Description

Изобретение относитс к очистке сточных вод посредством выпаривани в потоке газа-носител и удалени образующегос при этом остатка.

Цель изобретени - повышение степени очистки за счет выделени загр знений в виде кристаллов солей или гидратов.

На фиг.1 представлена технологическа схема установки дл очистки сточных вод по предложенному способу; на фиг.2 - графики температуры насыщени в зависимости от общего давлени Pf и отношени парциального давлени газа носител Р5Сь к общему давлению Pf.

Вода, подлежаща очистке, с помощью насоса 1 по напорному трубопроводу 2 направл етс в установку 3 дл предваритель- ного нагревани . Установка 3 предварительного нагревани выполнена в

виде противоточного теплообменника. В качестве нагревающего тела в установке 3 служит конденсат протекающий по трубопроводу 4. Конденсат прокачиваетс через установку 3 с помощью насоса 5 дл конденсата.

Вода, подлежаща очистке, после первичного подогрева в установке 3 по трубопроводу 6 подаетс в испаритель 7 и там посредством устройства 8 распыл етс в потоке газа-носител и впрыскиваетс непосредственно в поток газа с помощью сопла. Поток газа-носител направл етс по трубопроводу 9 в испаритель 7. Расположение сопла на входе 10 испарител 7 приведено схематично. Необходимо обеспечивать, чтобы вода с потоком газа-носител поступала в испаритель 7 только в тонко распыленном виде. Вместо распылительного сопла могут

быть использованы другие средства распылени жидкости. Очень однородное распределение достигаетс при образовании тумана.

В испарителе 7 смесь из газа-носител и воды, поступающа на вход 10, подогреваетс до температуры, котора лежит выше температуры насыщени вод ного пара в смеси газ-носитель- вод ной пар. Температура насыщени зависит от общего давле- ни Pf в смеси газ-вод ной пар. а также от соотношени между парциальным давлением газа-носител Psch и общего давлени Pf. Зависимость температуры насыщени (соответственно температуры точки росы) от общего давлени Pf и от соотношени Psch/Pf приведена на фиг.2. Чем выше выбрано общее давление Pf и чем меньше соотношение Psch/Pf, тем больше воды при одинаковом общем давлении Pf впрыскива- етс в поток газа-носител и тем выше лежит температура насыщени .

Дл создани свободного от вод ных капель состо ни смесь из газа и вод ного пара перегреваетс по меньшей мере на 15-20°С выше температуры насыщени . Если дл этого недостаточно тепла, имеющегос в наличии в испарителе 7, то смесь может быть нагрета до требуемой температуры в перегревателе 11, подключенном по- следовательно с испарителем 7.

Работа перегревател 11 обеспечиваетс с помощью обводной линии 12, проход щей параллельно трубопроводу 14, идущему от выхода 13 испарител 7 к отде- лителю 15.

Перегрета смесь, состо ща из газа- носител и вод ного пара, по трубопроводу 14 подаетс в отделитель 15. Последний пригоден к работе с такими веществами, которые остаютс при испарении водной составл ющей в потоке газа-носител и содержатс в смеси из газа-носител и вод ного пара в виде твердых частиц. Таким образом, отделитель выбираетс в соответ- ствии с требуемой степенью очистки и имеет удовлетвор ющее требовани м качество фильтровани . Примеси, остающиес в виде твердых частиц, могут быть удалены в зависимости от примененного фильтровани с очень высокой степенью очистки.

Параллельно с трубопроводом 14 имеетс друга обводна лини 16. св занна с редуктором 17 давлени . Действие обводной линии 16 предусмотрено дл случа , когда перегрев смеси, состо щей из газа- носител и вод ного пара, недостаточен дл получени свободного от вод ных капель состо ни и нет дешевого источника тепла, обеспечивающего его дополнительный подвод в перегреватель 11. что позвол ет осуществить экономически выгодное ведение процесса.

В качестве отделител 15 служит камера , в которой происходит отклонение потока газа-носител . Выдел ющиес из смеси твердые частицы собираютс на дне 18 отделител 15 и оттуда непрерывно удал ютс с помощью отсасывающего устройства 19.

Очищенна смесь из газа и вод ного пара, отводима из выхода 20 отделител 15, возвращаетс в качестве теплоносител в испаритель 7 дл регенерировани тепла. Смесь газ - вод ной пар забираетс по всасывающему трубопроводу 21 из отделител и сжимаетс компрессором 22, так что при охлаждении и отдаче тепла подлежащей очистке газопаровой смеси вод ной пар конденсируетс при температуре точки росы , котора лежит выше температуры насыщени вод ного пара в очищаемой смеси.

Тепло, получаемое при конденсации очищенной водной составл ющей, переходит таким образом к очищаемой смеси газ - вода соответственно газ - вод ной пар.

Если разность, полученна за счет компрессии , между температурой точки росы с одной стороны и температурой насыщени с другой стороны недостаточна дл того, чтобы получить свободное от капель воды состо ние очищаемой смеси газ - вод ной пар, то сжата газопаровод на смесь может нагреватьс в дополнительном подогревателе 23. Последний присоединен с помощью обводной линии 24 к напорному трубопроводу 25 компрессора 22. В качестве источника тепла дл подогревател 23 также как и дл перегревател 11 могут использоватьс отходы тепла или тепло, получаемое путем преобразовани солнечной энергии. Чем сильнее сжата очищенна смесь, тем меньше требуетс дополнительного нагревани смеси в нагревателе 23 дл того, чтобы получить состо ние очищаемой смеси, свободное от вод ных капель. От нагревател 23 соединительный трубопровод 26 ведет к испарителю 7, который выполнен в виде трубчатого котла с трубами, по которым протекает охлаждающа с в испарителе сжата смесь газ - носитель - вод ной пар. Сжата смесь газ - вод ной пар охлаждаетс ниже температуры точки росы вод ного пара в смеси. Образовавшийс при этом конденсат по трубопроводу 4 отводитс к установке 3 предварительного нагревани в то врем как оставшийс газ-носитель через отвод 27 направл етс в кругооборот к входу 10 испарител 7. Давление в газе-носителе с помощью регул тора 28 давлени устанавливаетс на давление в трубопроводе дл газа-носител 9. На входе 10 испарител 7 в поток газа-носител заново вводитс вода, подлежаща очистке. Если, например, в описанной установке производ т очистку сточных вод, содержащих NJS04, то N1S04 может быть извлечено или в виде сухой соли или в виде гидрата + 6Н20. Дл гидрата свободна энтальпи реакции ДН и энтропи Л S реакции составл ет:

NIS04 + 6Н20; л Н -85,80 кал/моль; д 5 213,23 кал/моль.

Исход из этого требуемое парциальное давление вод ного пара о дл образовани гидрата определ етс из отношени :

1 As 1 АН

. | 6 RT

РН20 I 6

(бар)

дл .

РН2о 2,42 бар приТ 150°С;

5,17барприТ 170°С.

Если в смеси газ-носитель - вод ной пар общее давление Рг Б бар и в газ-носитель поступают сточные воды, содержащие NiS04 при тонком распылении пока соотношение Psch/Pf не достигнет 0,5. то парциальное давление Рн2о сточных вод составит 4 бар. Этому парциальному давлению соответствует с учетом приведенных выше величин в качестве температуры образовани дл NIS04 6Н20 температура, равна 165°С. При температурах в смеси газ-носитель - вод ной пар выше этой температуры в смеси остаютс частицы твердого вещества, состо щие из сухой соли

N1S04.

Если производитс очистка сточных вод, содержащих NiCI. то так же имеетс возможность извлечени сухой соли NiCI2 или гидрата NiCI2-2H20. Дл образовани гидрата требуетс парциальное давление вод ного пара

- 6958 5

РН20 518061971 т(бар).

Отсюда следует

3,716 бар при Т 150°СР Н20 6,529 бар приТ 165°С.

Если общее давление в смеси, состо щей из газа-носител и вод ного пара, устанавливаетс на уровне 8 бар и прин то соотношение Psch/Pf 0,5, то температура образовани гидрата NiCI2 2H20 составит более 153°С. При более высоких температурах можно в соответствии с этим расчетом из смеси выделить сухие частицы соли NiCI2.

Установка 3 предварительного нагревани может быть отрегулирована таким образом , что подлежащее очистке количество сточных вод подаетс в поток газа-носител при температуре 60°С и выше. Поток газа- носител и подаваемое количество сточных

вод согласуютс между собой таким образом , что в смеси, состо щей из газа-носител и вод ного пара, соблюдаетс соотношение парциального давлени газа- носител Psch к общему давлению Рг в пределах 0,2-0,8. При соотношении давлений Psch/Pf 0,4 и общем давлении Pf 5 бар температура насыщени вод ного пара составл ет 130°С. Дл достижени свободного от вод ных капель состо ни требуетс

перегрев смеси по меньшей мере на 15- 20°С выше температуры насыщени . Если сходить из того, что дл этого перегрева в испарителе 7 необходима разность температуры в 20°С между сжатой очищенной

смесью газ-носитель - вод ной пар, примен емой в качестве нагревающего тела, и подлежащей очистке смеси, то следует сжать очищенную смесь при равном соотношении давлений Psch/Pf без дополнительного перегрева в подогревателе 23 до общего давлени 14 бар. С учетом теплопередачи в испарителе в целом общее давление устанавливаетс в пределах 3-20 бар. При низкой компрессии дл достижени

свободного от капель воды состо ни смеси необходимо дополнительное нагревание сжатой смеси в пъезонагревателе 23. Альтернативой может быть или комбинаци всех других названных выше меропри тий

дл надежного достижени свободного от капель воды состо ни или представл етс возможным снижение общего давлени в смеси газ - вод ной пар еще перед отделением твердых частиц в редукторе 17 давлени . Последний выполнен в виде вихревой камеры дл того, чтобы коагулировать частицы твердого вещества при использовании адгезии. Из перегретой смеси газ - вод ной пар осаждают в отделителе 15 содержащиес в смеси твердые частицы. Из отделител отводитс очищенна смесь.

В качестве газа-носител используют гелий, аргон, азот, воздух и другие газы, которые не вступают в реакцию ни с водой,

ни с содержащимис в сточных водах подлежащими удалению веществами.

Дл уменьшени расхода энергии на компрессию и нагревание очищенной смеси необходимо оптимизировать область рабочих параметров. При отношении Psch/Pf в пределах 0,2-0,8 при общем давлении 3-20 бар и температурах ниже 220°С может быть установлена оптимальна область дл осуществлени предложенного способа.

Claims

Формула изобретени 1. Способ очистки сточных вод. включающий тонкое распыление воды в потоке газа-носител , ее испарение с последующим перегревом в теплообменнике за счет подвода теплоты от отведенной, очищенной и сжатой парогазовой смеси, удаление образовавшегос твердого осадка, отличающийс тем, что, с целью повышени степени очистки за счет выделени загр знений в виде кристаллов солей или гидратов , вода вводитс в поток газа-носител в количестве, при котором на выходе из теплообменника отношение парциального давлени газа-носител и общего давлени смеси составл ет 0,2-0,8, при этом перегрев

0

5

смеси осуществл етс путем охлаждени отведенной, очищенной и сжатой парогазовой смеси ниже точки росы, а в качестве газа-носител используетс инертный газ.
2.Способ по п.1,отличающийс тем, что очищенную парогазовую смесь сжимают до давлени в пределах 3-20 бар.
3.Способ по п.1,отличающийс тем, что перед отделением твердого остатка частицы твердого вещества коагулируют.
4.Способ по п.1,отличающийс тем, что очищаемую смесь газа-носител и вод ного пара подогревают до температуры выше температуры разложени по меньшей мере одного гидрата, содержащегос в смеси .

/9

о

I

8«

0

/и

5

8 10 12 Ч 15

Фиг. 2.

Яавление Ьо

Vх /

ixlS

- гЗ -

Р; о.б5

2)Ц«ь- 0,50 k

3)JttJJ- 0,338

г

4) 0,15

5) 0,00 п

18

Яавление Ьог