SU568601A1

SU568601A1 - Method of treatment of sediment by crystallization

Info

Publication number: SU568601A1
Application number: SU7502106929A
Authority: SU
Inventors: Эрнст Александрович Прошин
Priority date: 1975-02-24
Filing date: 1975-02-24
Publication date: 1977-08-15

Description

ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙPROCESSING OF DEPOSITS BY CRYSTALLIZATION

(54) СПОСОБ ни поступающего осадка до температуры за1моражива«и п компенсации притока теплч к установке путем введени допал ительной холодильной машины, включающей компрессор и конденсатор. С целью упрощени и удешевлени процесса Путем проведени кристаллизации и плавлени при положительной температуре, близкой к температуре окружающей среды, в предлагаемом способе -в качестве холодильного атента спользуют легкокип шие жидкости , образующие газтидраты с водой. Предпочтительно в качестве холодильных атентов использовать пропа«, фрео«-12ВТ, фреон-142, фреон-12, брол1.ис,тый метил, фреон-З, фреон-40 . Критические услови гидратообразовани этих холодильных агентов лриведены :в таб йце . j Критические услови I гидратообразовани Газгидраты -представл ют собой клатраг«ые соединени (соединени включени ) кристаллического типа, полученные включением молекул газообразного холодильного агента в межмолекул рные полости кристаллической решетки воды. Разрушение структуры св зи твердого вещества и воды в осадке происходит при фазовом превращении врдной части осадка, аналогичном .превращению воды в лед при за-мораживанки. Способ осуществл ют следующим образом . Осадок диспергируют в объеме испар ющегос тидратообразующего холодильного агента с образованием гранул газгидратов в аппарате лр мого теплообмена, работающем под давлением. Соотношение количества осадка , подаваемого в аппарат, и количества л идкого гидратообразующего холодильно.го агента , -наход щегос ;в аппарате, составл ет 10- 40 об. %. Кинетика превращени осадка в гранулы газгидратов о-цредел етс температурой переохлаждени холодильного агента относительно иритической температуры гидратообразовани и регулируетс изменением давлени в аппарате. Дл осуществлени непрерывного процесса гидратообразаваН|И осадка в заполненном холодильным агентом аппарате поддерживают давление ниже давлени насыщенных паров холодильного агента. При этом часть холодильного агента испар етс и в перемешиваемом объеме neipeoxлажденного холодильного агента образуютс газгидраты осадка в виде траиул. Испаривщийс холодильный агент 1непрерывно отвод т из аппарата компрессорам. Гранулы газгидратов извлекают из аппарата и направл ют в другой аппарат, где одновременно происходит конденсаци компрем.ированных паров холодильного агента при пр мом теплообмене с газгидратами и раопад газгидратов , с получением системы из жидкого холодильного агента, воды н твердого вещества осадка. Холодильный агент отдел ют от осадка декантацией и возвращают вновь в аппарат дл образовани газгидратов. Воду и твердое -вещество осадка легко раздел ют известными способами, например, при гравитационном фильтровании или при вакуумном фильтровании на нутч-фильтрах. Жидкий хладагент и осадок занимают 07,-0,8 объема аппарата. Наличие первого пространства в аппарате необходимо дл обеспечени возможности испарени части жидкого хладагента при гидратообразованип . Слой жидкого хладагента в аппарате не должен превышать 1-1,5 м. Это ограничение обусл0(влено из.менением равновесной тампературы испарени жидкого холодильного агента по высоте сло и св зано с изменени. е:м гидростатического давлени . Температуру жидкого холодильного агента в аппарате усредн ют интенсивным мехами ч ески1М перемешиванием . Одновременно .механическими мешалка-ми диспергируют и равном ерно распредел ют жидкий осадок в объеме переохлажденного хладагента с образованием гранул газгидратов. Температуру переохлаждени холодильного агента при формиравании гранул газгидратов осадка определ ют как разность критической температуры гидратообразовани и средней температуры жидкого холодилыюго агента в аппарате и подде,рживают |ра1вной 0,1-12,0° С. Температуру перегрева газообразного холодильного агента при распаде газгидратов и конденсации холодильного атента относительно равновесной критической температуры распада газгидратов (гидратообразовани ) принимают равной 0,1-6,0° С. В результате обработки осадка предлагаемым способом удельное сопротивление осадка фильтрованию, характеризующее водоотдачу .осадка, снижаетс в 35-40 раз с (600-700) -1010 до (15-20) . Шо см/г, влажность обработанного осадка при гравитационном фильтровании снижаетс до 80% (в раз), при вакуум-фильтровании - до 75% (в 40-80 раз), т. е. до состо ни , позвол ющего .осадок транспортировать или направл ть на сжигание. Эффективиость предлагаемого способа по сравнению с известным отаредел етс возгмол-;ностью осуществлени кристаллизации и плавлени ..водной части осадка при положительной температуре, близкой к температуре(54) The METHOD of the incoming precipitate to the freezing temperature and to compensate for the inflow of heat to the installation by introducing a doping refrigerating machine, including a compressor and a condenser. In order to simplify and reduce the cost of the process. By carrying out crystallization and melting at a positive temperature close to the ambient temperature, in the proposed method, low-boiling liquids forming gas fritters with water are used as a refrigerant. Preferably, prop, freon, -12BT, freon-142, freon-12, brol1.is, thy methyl, freon-3, freon-40 are used as refrigerating agents. The critical conditions for hydrate formation of these refrigerants are listed in the table. j Critical conditions for hydrate formation I Gas hydrates are clathragous crystalline compounds (inclusion compounds) obtained by incorporating gaseous refrigerant molecules into the intermolecular cavities of the water crystal lattice. The destruction of the bond structure of solids and water in the sediment occurs during the phase transformation of a large part of the sediment, similar to the transformation of water into ice during freezing. The method is carried out as follows. The precipitate is dispersed in the volume of the evaporating hydrate forming refrigerant with the formation of gas hydrate granules in a direct heat exchange apparatus operating under pressure. The ratio of the amount of sediment supplied to the apparatus to the amount of liquefied hydrate-forming refrigerating agent, is found; in the apparatus it is 10-40% by volume. % The kinetics of the transformation of the precipitate into gas hydrate granules is about-determined by the supercooling temperature of the refrigerant relative to the critical hydrate formation temperature and is regulated by the pressure variation in the apparatus. In order to carry out a continuous hydrate formation process, the precipitate in the apparatus filled with a refrigerant is kept below the pressure of the saturated vapor of the refrigerant. At the same time, part of the refrigerant evaporates and gas hydrates of the precipitate form in the form of a trail in the stirred volume of the neipeox cooled refrigerant. Evaporative refrigerant 1 is continuously withdrawn from the unit to compressors. The gas hydrate granules are removed from the apparatus and transferred to another apparatus, where condensation of the compres- sive refrigerant vapor occurs at the same time during direct heat exchange with gas hydrates and gas hydrates are added to form a system from a liquid refrigerant, water and solid sediment. The refrigerant is separated from the precipitate by decantation and returned to the apparatus to form gas hydrates. Water and solid precipitate are easily separated by known methods, for example, by gravity filtration or by vacuum filtration on suction filters. Liquid refrigerant and sediment occupy 07, -0.8 volume of the apparatus. The presence of the first space in the apparatus is necessary to allow a portion of the liquid refrigerant to evaporate during hydrate formation. The liquid refrigerant layer in the apparatus should not exceed 1-1.5 m. This limitation is caused by the change in the equilibrium evaporation temperature of the liquid refrigerant in the layer height and is related to the change in. E: m hydrostatic pressure. The temperature of the liquid refrigerant in the apparatus The mixture is averaged by intensive furs of m.I.M.M.Mixing. At the same time, the mechanical agitators are dispersed and the liquid sediment is distributed equally in the volume of the supercooled refrigerant to form gas hydrates granules. of the durable agent during the formation of sediment gas hydrates granules is determined as the difference between the critical temperature of hydrate formation and the average temperature of the liquid refrigerant agent in the apparatus and is maintained and the temperature is equal to 0.1–12.0 ° C. with respect to the equilibrium critical temperature of decomposition of gas hydrates (hydrate formation) is assumed to be 0.1-6.0 ° C. As a result of sludge treatment by the proposed method, the resistivity of the wasp For filtering, which characterizes water loss, the seedling decreases 35-40 times from (600-700) -1010 to (15-20). Sho cm / g, the moisture content of the treated sludge decreases by gravity filtration to 80% (by times), by vacuum filtration to 75% (by 40-80 times), i.e., to a state that allows transporting precipitates or sent for incineration. The effectiveness of the proposed method in comparison with the known one is determined by the incestance of crystallization and melting of the aqueous part of the precipitate at a positive temperature close to the temperature.

окружающей среды «, следовательно, упрощением за счет исключени предварительного охлаждени и ко:мпе,нсацин теплопритоков от окружающей ореды и работающего оборудовани . Эиергетические и капитальные заТ1рагы уменьшаютс иа 20-25% за счет отказа от оборудовани по предварительному охлаждению осадка перед кристаллизацией и от вспомогательного холодильного контура дл компенсации теплопритоков к установке.environment, therefore, simplified by eliminating precooling and heat transfer from the environment and working equipment. Eergetic and capital losses are reduced by 20–25% due to the abandonment of the equipment for pre-cooling the precipitate before crystallization and from the auxiliary refrigerant circuit to compensate for heat gains to the installation.

Пример 1. Обработке подвергают осадок ИЗ горизонтальных отстойников Северной водопроводной станции Г. Москвы, полученный коагул )Цией аветной маломутной воды.Example 1. Treatment is subjected to sediment FROM horizontal sedimentation tanks of the Northern Waterworks of the city of Moscow, obtained by coagulum tsii of sparse turbid water.

Исходна влажность осадка - 99,0%, удельное сопротивление осадка фильтрованию - 680 . IQio см1г.The initial moisture content of the sediment is 99.0%, the specific resistance of the precipitate to filtration is 680. IQio cm1g.

В качестве холодильного агента используют пропан. Аппарат диаметром 100 мм и высотой 350 мм заполн ют жидш-гм пропаном в количестве 2,1 л, осадко.м в количестве 0,4 л и затравочными кристалла, льда в количестве 50 г. Интенсивность перемешивани двум пропеллерными мешалкам-и на вертикальном валу принимают равной 5 с. Осадок охлаждают -испарением жидкого пропана путем выпуска части газообразного пропана через редуктор в атмосферу при одновременном пополнении аппарата жидким пропаном. Образование газгидратов осуществл ют при давлени в аппарате 5,2 ата и температуре 5,3° С. Средн температура .переохлаждени при этом составл ет 0,4°С. Полученные газгидраты извлекают из аппарата, плав т при температуре окружающей среды и раздел ют твердое вещество осадка от воды вакуумным фильтрованием на зоронке Бюхнера через бумажный фильтр, Влажность отфильтрованного осадка 75%, удельное сопротивление осадка фильтрованию 15 10° см1г.Propane is used as a refrigerant. The apparatus with a diameter of 100 mm and a height of 350 mm is filled with liquid gm propane in an amount of 2.1 liters, sediment m in an amount of 0.4 l and seed crystals, ice in an amount of 50 g. Intensity of mixing by two propeller agitators — and on a vertical shaft equal to 5 s. The precipitate is cooled by evaporation of liquid propane by discharging a part of gaseous propane through a reducer into the atmosphere while simultaneously replenishing the apparatus with liquid propane. The formation of gas hydrates is carried out at a pressure in the apparatus of 5.2 at and a temperature of 5.3 ° C. At the same time, the overcooling temperature is 0.4 ° C. The gas hydrates obtained are removed from the apparatus, melted at ambient temperature and the solid sediment from water is separated by vacuum filtration on a Buchner through a filter paper. The moisture content of the filtered sediment is 75%, the specific resistance of the precipitate to filtration is 15–10 ° cm1g.

|П|рИ|Мер 2. Способ осуществл ют аналогично Примеру 1. В качестве холодильного агента используют фреон-12.| P | pI | Mer 2. The method is carried out as in Example 1. Freon-12 is used as a refrigerant.

Исходна влажность осадка - 98%, удельное сопротивление осадка фильтрованию 750. 1010 см1г.The initial moisture content of the sediment is 98%, the specific resistance of the precipitate to filtration is 750. 1010 cm1g.

Образование газгидратов осуществл ют при давлении в аппарате 3 ата и температуре 9,8° С. Средн температура переохлаждени составл ет Г С. При расплавлении газгидратов влажность осадка после вакуумфильтровани 77%, удельное сопротивление осадка фильтрованию 17,2 - 10° сж/г.The formation of gas hydrates is carried out at a pressure in the apparatus of 3 at and a temperature of 9.8 ° C. The average supercooling temperature is С. C. When melting the gas hydrates, the humidity of the precipitate after vacuum filtration is 77%, the specific resistance of the precipitate to filtration is 17.2 - 10 ° c / g.

Пример 3. Способ осуществл ют аналогично примеру 1. В качестве холодильного агента используют фреон-40.Example 3. The method is carried out analogously to example 1. Freon-40 is used as a refrigerant.

Исходна влажность осадка 98%, удельнее сопротивление осадка фильтрованию 720. Юо см1г.The initial moisture content of the precipitate is 98%, the specific resistance of the precipitate to filtering is 720. Juo cm1g.

Образование газгидратов осуществл ют при давлении в аппарате 4 ата и температуре 17,5° С. Средн температура переохлаждени составл ет 4,2° С. ГЪри расплавлении газгидратов влажность осадка после вакуумфильтровани 78%, удельное сопротивление осадка фильтрованию 17,8 10° сл(/г.The formation of gas hydrates is carried out at a pressure of 4 at the apparatus and a temperature of 17.5 ° C. The average supercooling temperature is 4.2 ° C. When the gas hydrates melt, the humidity of the precipitate after vacuum filtration is 78%, the specific resistance of the precipitate to filtration is 17.8 10 ° C ( / g.

Фор м у л а изобретени Formula of invention

2525

Способ обработки осадков кр-исталлизацией при пр мом контакте с испар ющимс холодильным агентом с последующим плавлением и обезвоживанием, о т л и чающийс тем, что, с целью упрощени и удешевлени процесса путем проведени кристаллизации и плавлени при положительной температуре , близкой к температуре окружающейThe method of treating the sediments by crusting during direct contact with the evaporating refrigerant, followed by melting and dehydration, is due to the fact that, in order to simplify and cheapen the process by conducting crystallization and melting at a positive temperature close to the ambient temperature

среды, ,в качестве холодильного агента используют легкокип щие жидкости, образующие газгидраты с водой.the medium, as a refrigerant, use light boiling liquids that form gas hydrates with water.

Источники информации, прин тые Во внимание при экспертизе:Sources of information taken into account in the examination:

1.Патент Франции № 2145647. кл. С 02 с, 1973.1.Patent of France No. 2145647. class. Since 02, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР .9 404777, кл. С 02 С 3/00, 1970.2. Authors certificate of the USSR .9 404777, cl. C 02 C 3/00, 1970.