вариант по почте dmin@nbot

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Шпоры по ЗОСу (Технология защиты окружающей среды)

Эти шпоры подготовлены студентами группы Э-43 (2011 год) и исправлены в 2012 году

Внимание!

Шпоры эти делались в страшной запаре перед экзаменом, местами чего-то не хватает, местами избыток, поэтому:

Надеемся, что исправив найденные ляпы и корявости, вы не поленитесь прислать свой вариант по почте admin@anabot.ru — для будущих поколений ;–)
Вы используете эти шпоры на свой страх и риск, нет никаких гарантий, что ответы на все вопросы исчерпывающи и бла-бла-бла, бла-бла-бла...

Авторы-создатели:

Предводительница Темного Комитета
Волшебница
Ведьмочка
Эльфийка
Друид
Зубная Фея
Шаманка
Алхимик

Внесение изменений:

Зёзик

Благодарности:

Благодарим Санта-Хрякуса за помощь в поиске ответов на некоторые вопросы: ищет даже то, что другим не под силу (с)))

Как пользоваться:

Распечатываем по 8-9 страниц на листе (благо шрифт позволяет!) и получаем полторы сотни шпор :–) Наслаждайтесь :–)

Приемы подавления эмиссии сернистого ангидрида в агрегатах (факелах, топках) сжигания топлива
Очистки газов от диоксида серы в газоходах (газоводах) агрегатов сжигания топлива
Аммиачно-автоклавный метод очистки отходящих газов от диоксида серы
Аммиачно-циклический метод очистки отходящих газов от диоксида серы
Окисно-марганцевый метод очистки отходящих газов от диоксида серы
Известковый и магнезитовый методы очистки отходящих газов от диоксида серы
Очистки газов от диоксида серы цинковым методом
Абсорбция диоксида серы из газов расплавами солей
Двухступенчатая очистки газов от диоксида серы с использованием суспензии известняковой муки и получением гипса
Каталитическая очистки отходящих газов от диоксида серы
Адсорбционные методы очистки газов от диоксида серы
Разложение оксидов азота отходящих газов гомогенными и гетерогенными восстановителями
Селективное каталитическое восстановление оксидов азота в отходящих газах
Высокотемпературное каталитическое восстановление оксидов азота в отходящих газах
Хемосорбционная очистка отходящих газов от оксидов азота
Адсорбционная очистка отходящих газов от оксидов азота
Приемы увеличения степени окисления оксидов азота в отходящих газах
Улавливание аммиака водой
Улавливание аммиака водными растворами кислот и солей
Сухие способы улавливания аммиака из отходящих газов
Приемы дезодорации вентиляционных выбросов
Приемы удаления из отходящих газов фтора и его соединений
Способы извлечения из отходящих газов хлора и его соединений
Абсорбционная очистка отходящих газов от хлорида водорода
Физические методы рекуперации паров летучих органических растворителей
Типы, устройство и принципы функционирования адсорберов для очистки газов от паров органических соединений
Активные угли как средства очистки отходящих газов
Приемы десорбции поглощенных адсорбентами целевых компонентов
Высокотемпературное обезвреживание газовых выбросов, содержащих пары органических соединений
Каталитическое обезвреживание газовых выбросов, содержащих пары органических соединений
Классификация воды по видам использования. Особенности атмосферных, бытовых, промышленных сточных вод (где образуются, чем загрязняются).
Классификация методов очистки промышленных сточных вод.
Показатели эффективности очистки сточных вод: понятия ПДК и ПДС, степень очистки, контроль биосферы, санитарная эффективность.
Схемы оборотных и замкнутых систем водоснабжения. Материальный баланс водооборотной системы с охлаждением.
Очистка сточных вод процеживанием. Схема и принцип действия решётки, расчёт её гидравлического сопротивления hр.
Схема и принцип действия горизонтального отстойника. Определить эффективность очистки сточной воды, если половина частиц имеет равнодействующую скоростей осаждения и движения воды, пересекающую дно отстойника.
Схема и принцип действия вертикального отстойника. Определить его эффективность, если отстаивается сточная вода, содержащая 55 % частиц с гидравлической крупностью 20 мм/с и 45 % частиц с гидравлической крупностью 2,5 мм/с; скорость движения воды в отстойнике 5 мм/с.
Схема и принцип работы, размеры, производительность радиального отстойника.
Схема и принцип действия нефтеловушки. Рассчитать скорость свободного всплывания в ламинарном режиме wвс капель нефти диаметром 5·10–5 м плотностью 920 кг/м3 в сточной воде с плотностью 995 кг/м3 и вязкостью 1·10–5 Па·с.
Основы процесса фильтрования. Виды фильтрующих перегородок (материалы изготовления, поверхностные и глубинные). Скорость фильтрования vф (определение, связь с давлением ΔP). Как изменяется а)ΔP при vф=const и б)vф при ΔP=const в процессе фильтрования?
Очистка сточных вод в барабанных вакуум-фильтрах – схема и принцип действия аппарата.
Схема и принцип действия однослойного скоростного фильтра периодического действия. Чем от него отличается многослойный фильтр?
Очистка сточных вод от нефти в фильтрах с пенополиуретановым слоем – схема и принцип действия аппарата.
Очистка сточных вод в напорных гидроциклонах (схема и принцип действия). От каких факторов зависит эффективность очистки воды в этих аппаратах?
Схема и принцип действия открытого гидроциклона (без внутренних устройств). Определить производительность гидроциклона диаметром 1,5 м для очистки воды от твердых частиц с гидравлической крупностью 7,5 мм/с (К=0,61).
Выбрать конструкцию открытого гидроциклона для очистки сточной воды с гидравлической крупностью 0,1 мм/с. Начертить схему гидроциклона и объяснить принцип работы.
Нейтрализация сточных вод 1) взаимным смешиванием; 2) добавлением реагентов; 3) кислыми газами. Указать используемые реагенты и привести уравнения реакций.
Окисление сточных вод хлором. Существо метода, реагенты для хлорирования, схема установки хлорирования. Привести примеры реакций.
Окисление сточных вод пероксидом водорода. Существо метода, уравнения реакций разложения H2O2 в кислой и щелочной среде. Окисление сточных вод кислородом воздуха. Существо метода, области применения, примеры реакций.
Озонирование сточных вод. Виды окислительного действия озона: прямое и непрямое окисление, озонолиз и катализ. Схемы установок озонирования: одноступенчатая и двухступенчатая противоточная.
Очистка сточных вод от соединений хрома (6+) восстановлением с последующим осаждением. Применяемые восстановители и осадители, уравнения и условия реакций.
Химическая очистка сточных вод от соединений ртути путём 1) восстановления; 2) осаждения. Уравнения и условия реакций.
Химическая очистка сточных вод от соединений свинца с использованием 1) оснований; 2) карбонатов; 3) сульфидов. Уравнения и условия реакций.
Химическая очистка сточных вод от соединений меди и цинка – рассмотреть два варианта: 1) остаточная концентрация металла сопоставима с ПДКкб; 2) остаточная концентрация металла меньше ПДКрх. Привести уравнения и условия реакций.
Химическая очистка сточных вод от соединений железа с использованием кислорода воздуха, хлора, озона. Уравнения и условия реакций.
Физико-химические основы очистки сточных вод коагуляцией и флокуляцией. В чём заключаются сходства и различия этих методов?
Схема очистки сточных вод коагуляцией / флокуляцией. Виды коагулянтов (Al- и Fe- содержащие) и флокулянтов (природные и синтетические).
Виды смесителей коагулянта с водой. Изобразить схемы дырчатого и перегородчатого смесителей. Определить гидравлическое сопротивление смесителя (м вод.ст.), имеющего 4 перегородки с отверстиями, коэффициент сопротивления отверстия ξ = 3,9, скорость воды в отверстии 1 м/с.
Виды камер хлопьеобразования коагулянта с водой. Изобразить схемы вихревой и водоворотной камер хлопьеобразования.
Принцип метода и схема установки пенной сепарации для очистки сточных вод от ПАВ.
Физико-химические основы (описать механизм явления) и виды процесса флотации. Как влияет характер поверхности частиц на эффективность их флотации из водной среды?
Очистка сточных вод напорной и безнапорной флотацией. Схема и принцип действия соответствующих установок.
Очистка сточных вод напорной и эрлифтной флотацией. Схема и принцип действия соответствующих установок.
Схема и принцип действия флотаторов с пористой пластиной и колпачками.
В чём заключается методы химической и ионной флотации? Изобразить схему камеры для химической флотации.
Основы адсорбционной очистки сточных вод (что такое адсорбция и адсорбенты, области применения). Виды адсорбентов и требования к ним в целях очистки сточных вод.
Что такое изотерма адсорбции? Что такое статические и динамические условия адсорбции? Стадии процесса адсорбции (указать лимитирующие). Как можно увеличить скорость каждой из лимитирующих стадий?
Очистка сточных вод в многоступенчатых противоточных установках с перемешиванием адсорбента с водой (схема и принцип действия).
Схема и режим работы непрерывной адсорбционной установки из 3 вертикальных адсорберов с неподвижным слоем.
Схема и принцип действия адсорберов с движущимся и псевдоожиженным слоем адсорбента (с выносным смесителем или переливными трубами).
Основы ионообменной очистки сточных вод (что такое ионный обмен и иониты, ответ проиллюстрировать уравнениями реакций ионного обмена). Виды ионитов по происхождению и кислотно-основным свойствам.
Что такое изотерма ионного обмена? Что означают полная, статическая и динамическая обменные ёмкости ионита? Стадии процесса ионного обмена. Определение лимитирующей стадии по критерию Био.
Очистка сточных вод в ионообменных установках с неподвижным слоем ионита (схема и принцип действия). Как проводят регенерацию катионитов (перевод в H-форму) и анионитов (перевод в OH-форму)?
Очистка сточных вод в установках с движущимся и псевдоожиженным слоем ионита (схема и принцип действия).
Принцип очистки сточных вод экстракцией. Стадии экстракционной очистки. Главные требования к экстрагентам для очистки сточных вод.
Схема и принцип действия многоступенчатой противоточной экстракционной установки. Какие методы применяют для регенерации экстрагента?
Суть процессов обратного осмоса и ультрафильтрации, их сходства и различия. Общая схема установки обратного осмоса. Перечислить аппараты обратного осмоса по способу укладки мембран.
Основы метода дезодорации: какие загрязнения удаляются, какие процессы используются для их удаления, какой из них наиболее распространен? Привести схему простейшей установки для дезодорации.
Основы метода дегазации: какие загрязнения удаляются, какие процессы используются для их удаления (указать принцип каждого из этих процессов)?
Электрохимическое окисление и восстановление. Схема и принцип действия электролизера. Какие области применения данного метода (привести примеры)?
Схема и принцип действия установки электрокоагуляции. В чем различия электрокоагуляции с растворимыми и нерастворимыми электродами?
Как происходит процесс электрофлотации, в чём его отличия от механической флотации? Привести схему однокамерного электрофлотатора.
Определения основных показателей сточных вод для биоочистки: БПК, ХПК, МКб, МКб.о.с. Что такое биохимический показатель сточной воды? На какие группы делятся сточные воды по величине биохимического показателя?
Охарактеризовать стадии обмена веществ микроорганизмов: катаболизм и анаболизм, нитрификация и денитрификация. Ответ проиллюстрировать схемами превращений субстрата CxHyOzN.
Состав активного ила и биоплёнки (виды, группы, концентрация микроорганизмов). Как осуществляется перенос питательных веществ внутрь клеток микроорганизмов?
Очистка сточных вод на полях орошения/фильтрации и в биологических прудах (принцип и особенности процессов).
Общая схема аэробной очистки сточных вод в аэротенках. Какие аэротенки бывают по гидродинамическому режиму?
Схема и принцип действия двухступенчатых установок для очистки сточных вод в аэротенках (1 – с регенератором, 2 – без регенератора).
Очистка сточных вод в биофильтрах (принцип и особенности процесса по сравнению с очисткой в аэротенках). Какие биофильтры бывают по конструкции?
На каком процессе основаны анаэробные методы очистки сточных вод? Схема и принцип действия метантенка для анаэробной очистки сточных вод.

1. Приемы подавления эмиссии сернистого ангидрида в агрегатах (факелах, топках) сжигания топлива.

Недостатки абсорбционных методов очистки газов от SO2 (как минимум — необходимость охлаждения отходящих газов перед абсорбцией) привели к разработке процессов, основанных на использовании твердых хемосорбентов, путем их введения в пылевидной форме в топки и (или) газоходы теплоэнергетических агрегатов. В качестве хемосорбентов могут быть использованы: известняк (оптимальная температура 900–1200 OC), доломит или известь (предпочтителен доломит – эффект 70%,Са/S=4), а также некоторые оксиды металлов (Al, Bi, Се, Со, Cr, Cu, Fe, Hf, Mn, Ni, Sn, Th, Ti, V, U, Zr). Для увеличения активности хемосорбентов, подавления процесса окисления SO2 в SO3 вводят ряд специальных добавок в виде дешевых неорганических солей, оксида магния и др.

На газоходе можно вмонтировать реактор, при 600 ОС весь Ca из порошкового доломита перейдет в CaSO3·0,5H2O. При 700 OC образуется только безводный CaSO4.

Окисно-марганцевый метод: горячие дымовые газы (≈135°С) обрабатывают оксидом марганца в виде порошка. В процессе контакта оксида марганца с диоксидом серы и кислородом происходит реакция:

MnOx·nH2O + SO2 + (l – х/2) О2  MnSO4+ nH2O

где х =1,6–1,7. Образующийся сульфат марганца после его выделения из газа обрабатывают в виде водной пульпы аммиаком с целью регенерации оксида марганца:

MnSO4 + 2NH3 + (n+l)H2O +(x/2–0.5)O2MnOx·nH2O+(NH4)2SO4

Инжектируемый в дымовые газы оксид марганца взаимодействует с содержащимся в них диоксидом серы в адсорбере. Выходящие из адсорбера газы освобождают от взвешенных примесей в циклоне и электрофильтре, после чего через дымовую трубу при ≈115°С очищенные газы поступают в атмосферу.

Сжигание топлива в кипящем слое (800–870 ОС): известняк вводят в кипящий слой => интенсификация очистки от SO2. Соотношения:

Ca : S	1	2–3	> 3
степень очистки	50 %	80–90%	до 95 %

М.использ. отходы пр-ва ацетилена карбидным спос.=>в 2 раза эффективнее (t=720-920 ОС) или сжигать водно-угольную суспензию+известняк 5-45 микрон=>сниж-ся образ. SO2 на 50%.
2. Очистки газов от диоксида серы в газоходах (газоводах) агрегатов сжигания топлива (ПДКмр=0,03 мг/м3)

Метод сухой хемосорбции: легко осуществляется на старых ТЭС, требует малую площадь. В качестве хемосорбентов м. б. исп.: известняк, доломит или известь, а также некоторые оксиды металлов (Al, Bi, Се, Со, Cr, Cu, Fe, Hf, Mn, Ni, Sn, Th, Ti, V, U, Zr). Для увеличения активности хемосорбентов, подавления процесса окисления SO2 в SO3 вводят ряд специальных добавок в виде дешевых неорганических солей, оксида магния и др.

На газоход м. вмонтировать реактор.

В реакторах кипящ. слоя оптим. t контакта дымовых газов с известью 70-75°С, остат. конц. SO2 сост. 400 мг/м3. Иногда дым. газы охл-ся водой (со180 до 100С), затем ввод порошок Са(ОН)2 +немного H2O=>эффект 70%, Са/S=2,5 (90 при= 3)

Окисно-марганцевый метод: горячие дымовые газы (≈135°С) обрабатывают оксидом марганца в виде порошка. В процессе контакта оксида марганца с SO2 и О2 происходит реакция:

MnOx·nH2O + SO2 + (l – х/2) О2  MnSO4+ nH2O

MnSO4 + 2NH3 + (n+l)H2O +(x/2–0.5)O2MnOx·nH2O+(NH4)2SO4

Плюсы хемосорбции в газоходе: не нужен дополнительный нагрев отходящих газов; просто/дешево; легко установить на большинстве ТЭС; наряду с SO2 связывается и SO3;

Минусы: возможность отложений на греющих котлах; опасность снижения эффективности горения самого топлива (при разложении карбонатов образуется CO2 и требуется тепло); малая поверхность контакта (=> невысокая степень улавливания); необходимость установки дополнительных пылеуловителей.

Адсорбционное улавливание SO2: в наибольшей степени исследованы и опробованы в производственных условиях (применительно к газам процессов сжигания твердого и жидкого топлива) углеродные поглотители (в основном активные угли и полукоксы), позволяющие проводить обработку газов при 110-150°С.

Сорбционная способность силикагелей по диоксиду серы составляет существенную величину — даже при высоких температурах 150–200ОС) и низких концентрациях целевого компонента в газах [<1%(об.)], что объясняют происходящим окислением адсорбированного SO2 в SO3 кислородом, содержащимся в обрабатываемых потоках. Если в очищаемых газах содержатся пары воды, величина поглощения силикагелями диоксида серы резко уменьшается.

3. Аммиачно-автоклавный метод очистки отходящих газов от диоксида серы

4. Аммиачно-циклический метод очистки отходящих газов от диоксида серы

Аммиачно-циклический метод заключается в поглощении сернистого ангидрида водными растворами сульфит-бисульфита аммония при низкой температуре и выделении его при нагревании. Процесс протекает по обратимой реакции:

(NH4)2SO3 + SO2 + Н2О↔ 2NH4HSO3

Выделенный при нагревании сернистый ангидрид осушают и используют как товарный продукт высокого качества или перерабатывают в серу или серную кислоту. Раствор сульфита аммония охлаждают и вновь используют для абсорбции сернистого ангидрида.

1- скруббер-абсорбер, 2- десорбер (отгонная колонна) 3 – выпарной аппарат (колонна), 4 –кристаллизатор, 5 - центрифуга

Газ подают в нижнюю часть апп.1, затем поглощ. в нем SO2 отгоняют из поглотит. р-ра в апп.2 Для этого исп. тепло водяного пара. Параллельно образ-ся (NH4)2SO3, в него переходит около 20% улавл. SO2. Такой освобожденный от SO2 р-р упаривают в апп.3, затем охлаждают в 4, после чего на центрифуге5 выд-ся кристаллы, а маточный р-р (NH4)2SO3направляют на орошение абсорбера. При содерж. SO2=0,4% об., степ. очистки 90-95%.

Метод совершенстуют: изменяют конструкцию насадки в абсорбере, исп. более высокие линейные скорости подачи очищаемого газа (>4м/с), стремяться↓ гидравлическое сопротивление абсорбера (в совр. уст-ках 40 мм.рт.ст.)

5. Окисно-марганцевый метод очистки отходящих газов от диоксида серы

Окисно-марганцевый метод: горячие дымовые газы (≈135°С) обрабатывают оксидом марганца в виде порошка:

MnOx·nH2O + SO2 + (l – х/2) О2  MnSO4+ nH2O

MnSO4 + 2NH3 + (n+l)H2O +(x/2–0.5)O2MnOx·nH2O+(NH4)2SO4

1 — адсорбер; 2 — циклон; 3 — электрофильтр; 4 — дымовая труба; 5 — аммонийный скруббер; 6 — реактор; 7 — сепаратор. 8 — фильтр, 9 — кипятильник; 10 — кристаллизатор: 11 — центрифуга; 12 — циклон. Инжектируемый в дымовые газы оксид марганца взаимодействует с содержащимся в них диоксидом серы в адсорбере. Выходящие из адсорбера газы освобождают от взвешенных примесей в циклоне и электрофильтре, после чего через дымовую трубу при ≈115°С очищенные газы поступают в атмосферу. Основное количество хемосорбента из циклона и электрофильтра вновь направляют на контактирование с дымовыми газами, а небольшую его часть в виде водной пульпы с целью регенерации оксида марганца последовательно обрабатывают в аммонийном скруббере и реакторе водным раствором аммиака и воздухом. Уловленную в процессе газоочистки сажу, находящуюся в поступающей из реактора пульпе, отделяют в сепараторе. Регенерированный оксид марганца выделяют из раствора на фильтре и направляют в голову процесса. Освобожденный от взвешенных веществ раствор сульфата аммония через кипятильник передают на вакуум-кристаллизацию. Образующиеся кристаллы сульфата аммония отделяют от маточного раствора на центрифуге и после высушивания горячим воздухом отделяют от последнего в циклоне. При 0,15% SO2 в дымовых газах =>90% извлечение SO2

6. Известковый и магнезитовый методы очистки отходящих газов от диоксида серы.

Магнезитовый метод. Диоксид серы в этом случае поглощают оксид-гидрооксидом магния. В процессе хемосорбции образуются кристаллогидраты сульфита магния, которые сушат, а затем термически разлагают на 802-содержащий газ и оксид магния. Газ перерабатывают в серную кислоту, а оксид магния возвращают на абсорбцию.

В абсорбере протекают следующие реакции:

MgO+H2O = Mg(OH)2,

MgSO3+H2O+SO2 =Mg(HSO3)2

Mg(HSO3)2+Mg(OH)2 = 2MgSO3+2H2O.

Растворимость сульфита магния в воде ограничена, избыток его в виде MgSO3∙6H20 и MgSO3∙3Н2О выпадает в осадок. Технологическая схема процесса представлена на рис. 1-26, б.

1- абсорбер, 2 нейтрализатор, 3 – центрифуга, 4 – сушилка, 5 - печь

Дымовые газы поступают в абсорбер Вентури, орошаемый циркулирующей суспензией. Отношение Т:Ж в суспензии 1:10, рН суспензии на входе 6,8-7,5, а на выходе из абсорбера 5,5-6. Состав циркулирующей суспензии (в %): MgO — 1,4; MgSO3 — 6,7; MgS04 — 12,4; вода и примеси — 79,65.

В абсорбере кроме сульфита образуется некоторое количество сульфата:

2MgSO3+O2=2MgSO4.

Образование сульфата нежелательно, так как для его разложения необходима более высокая температура (1200-1300 °С). При таких условиях получается переобожженный MgO, который имеет малую активность по отношению к SO2. Для устранения образования сульфата необходимо использовать ингибиторы окисления или проводить процесс в абсорберах при малом времени контакта газ — жидкость. Другой путь—производить обжиг сульфата в присутствии восстановителей (кокса, метана, оксида углерода и др.). В этом случае сульфат восстанавливается в сульфид.

Из нейтрализатора часть суспензии выводят на центрифугу для отделения кристаллогидратов солей магния. Обезвоживание солей производят в сушилках барабанного типа с мазутной топкой. Продукт после сушки содержит (в %): MgO — 2,6; MgSO3 — 65,0; MgSO4— 11,8; Н2О — 20,6. Безводные кристаллы обжигают во вращающихся печах или печах кипящего слоя при 900°С, в печь добавляют кокс. При этом идет реакция:

MgSO3->MgO+SO2.

Концентрация SO2 в газе, выходящем из печи, 7-15%. Газ охлаждают, очищают от пыли и сернокислотного тумана и направляют на переработку в серную кислоту.

Выгружаемый из печи продукт содержит 86,1% MgO и 3,4% MgSO4. Его охлаждают до 120°С воздухом, идущим на сгорание мазута в топках, после чего отправляют на абсорбцию.

Достоинства магнезитового метода: 1) возможность очищать горячие газы без предварительного охлаждения; 2) получение в качестве продукта рекуперации серной кислоты; 3) доступность и дешевизна хемосорбента; высокая эффективность очистки.

Недостатки: 1) сложность технологической схемы; 2) неполное разложение сульфата магния при обжиге; 3) значительные потери оксида магния при регенерации.

7.Очистка газов от диоксида серы цинковым методом

Абсорбентом служит суспензия оксида цинка, при этом идет реакция: SO2+ZnO+2,5H2O = ZnSO3 • 2,5Н2О.

При большой концентрации О2 в газе может протекать реакция: 2SO2 + ZnO + H2O = Zn(HSO3)2

Образующийся сульфит цинка нерастворим в воде, его отделяют в гидроциклонах, а затем сушат и обжигают при 350°С. Сульфит цинка разлагается по реакции:

ZnSO3*2,5H20=ZnO+SO2+2,5H2O.

Образующийся диоксид серы перерабатывают, а оксид цинка возвращают на абсорбцию. Достоинством метода является возможность проводить процесс очистки при высокой температуре (100-250 °С). Недостаток — образование сульфата цинка, который экономически не целесообразно подвергать регенерации, а необходимо непрерывно выводить из системы и добавлять в нее эквивалентное количество диоксида цинка.

8. Абсорбция диоксида серы из газов расплавленными солями.

Для очистки газов при высокой температуре используется эвтектическая смесь карбонатов щелочных металлов состава (в %): LiСО3 — 32; Na2CO3 — 33; К2СО3 — 35. Точка плавления смеси 397°С При 425°С смесь имеет вязкость 0,012 Па с и плотность 2000 кг/м3. При содержании SO2 в газе от 0,3 до 3% смесь абсорбирует 99% SO2 Процесс состоит из стадий абсорбции, восстановления и регенерации абсорбента. Абсорбция SO2 производится карбонатами с образованием сульфитов и сульфатов металлов. Скорости реакций очень велики, поэтому процесс лимитируется скоростью переноса диоксида серы. Абсорбцию проводят в оросительном скруббере при скорости газа 7,5 м/с. Реакции, проходящие в скруббере, экзотермичны, что позволяет частично компенсировать потерю тепла. На стадии восстановления используют генераторный газ. Процесс проводят при 600°С. Происходит восстановление сульфатов до сульфидов металлов: 4Me2SO3=3Me2SO4+Me2S

Me2S04+4H2=Me2S+4H2O,

Me2SO4+4CO=Me2S+4CO2

Реакции восстановления протекают медленно. На стадии регенерации сульфиды реагируют со смесью СО2 и воды при 425°С: Me2S+CO2+H20=Me2CO3+H2S.

Реакция протекает быстро. Полученный расплав солей вновь возвращают в процесс. Газ, выходящий из реактора регенерации, содержит 30% H2S, оксид углерода и воду. Его направляют на установку, работающую по методу Клауса, для получения серы. Формиат калия можно применять как абсорбент в виде расплава при 177°С или в виде водного раствора при 93°С. 90 Последовательность реакций, протекающих в процессе очистки: абсорбция (в водном растворе) 2HCOOK+2SO2=K2S203+2CO2+H2O,

регенерация

4HCOOK+K2S203=2K2C03+2KHS+2CO2+H20,

2KHS+CO2=K2CO3+2H2S,

К2С03+2СО+Н20=2КСООН+СО2.

Сероводород рекуперируется в виде серы.

9. Двуступенчатая схема очистки газа с окислением сульфита кальция. Нерекуперационные методы.

Для приготовления суспензии применяется измельченный известняк с размером частиц 0,1 мм. Состав суспензии Т:Ж= 1:10. Предложено несколько схем очистки газов. Абсорбер орошается суспензией с рН=6-6,2. Шлам из абсорбера частично поступает в циркуляционный сборник, куда подается свежий известняк, а частично направляется на отделение воды в центрифугу или на фильтр. Степень очистки достигает 85%. Коэффициент использования извести 50%.

На электростанциях мощностью 1000 МВт ежегодно образуется шлама 780 т/год на 1 МВт. Шлам содержит сульфит кальция и до 65% воды. Сульфит кальция мелкокристалличен, гигроскопичен и способен поглощать кислород. В нерекуперационных установках шлам захоранивают. Для этого суспензию сгущают до содержания твердой фазы 250-300 г/л, перекачивают насосом по трубам из полимерных материалов в накопитель шлама, затем подвергают захоронению.

Производство сульфата кальция (гипса) из шлама состоит из следующих стадий; 1) корректировка рН раствора серной кислотой; 2) окисление сульфита в сульфат воздухом при повышенных давлениях; 3) отстаивание; 4) центрифугирование.

Сточные воды после отстаивания и центрифугирования представляют собой сильную кислоту. Их нейтрализуют гидроксидом кальция (известковым молоком) или раствором NaOH, затем фильтруют через грунт, освобождая от твердых частиц. Состав продукта в расчете на сухое вещество, в %: CaSO4-2H2O — 95,0; CaSO3— 0,8; СаСО3 — 1,9; зола и другие компоненты — 2,3.

Окисление шлама экономически оправдано даже в тех случаях, когда выпуск товарного гипса не предусмотрен, так как скорость обезвоживания окисленного шлама значительно выше, чем неокисленного, что позволяет сократить затраты на оборудование. Предложены одноступенчатые и двухступенчатые схемы очистки с окислением сульфита кальция, содержащегося в шламе, в сульфат.

Для окисления в сборник подают воздух. Для завершения процессов кристаллизации циркулирующую жидкость выдерживают в сборниках.

В результате шлам представляет смесь CaSO4-2H2O и CaSO3·0,5H2O. Более глубокая очистка достигается на двухступенчатых установках. Первая ступень орошается суспензией с рН = 4,5-5, вторая — рН = 6. Гипс отделяют на центрифугах или фильтрах. Он может содержать CaSO30,5H2O. Для перевода сульфита в сульфат добавляют серную кислоту. Недостатки известковых и известняковых методов следующие: происходит зарастание систем отложениями гипса, коррозия и эрозия оборудования, значительный брызгоунос из абсорберов, образование осадков. Для устранения отложений CaSO4 предусматривают: повышение отношения жидкость/газ с целью уменьшения пересыщения раствора сульфитом кальция; рециркуляцию твердого сульфата кальция с поглощающей жидкостью для образования центров кристаллизации; увеличение продолжительности выдерживания циркулирующей жидкости вне абсорбера для завершения процессов кристаллизации; поддержание необходимого рН раствора с целью уменьшения степени окисления сульфита кальция в сульфат; протекание раствора, со держащего кристаллы CaSO4, через осадок сульфита кальция для уменьшения степени насыщения раствора по гипсу; добавление ионов Сl- к жидкости, что повышает растворимость кальциевых солей и тем самым уменьшает зарастание аппаратов.

б — двухступенчатая: 1,2 — абсорберы, 3 — центрифуга, 4—6 –сборники

10.Каталитическая очистка газов от диоксида серы

Основана на принципе окисления SO2 в SO3, используемом в производстве серной кислоты нитрозным (башенным) либо контактным методами. В первом случае в содержащие SO2 и NOх дымовые газы сжигания топлива дополнительно вводят NO2, что обеспечивает (при температурах около 140°С и отношении NO2:SO2=2:1 протекание реакции: SO2+H20+N02=NO+H2S04

Конц. образующ. серной кислоты такова, что в этих усл. она нах-ся в парообразном состоянии. Содержащие пары серной кислоты дымовые газы поступают на стадию окисления N02 в N2O3 введенным в них О2 воздуха, а затем из них отмывают пары H2S04 и N2O3 крепкой (80%-й) серной кислотой, что завершает очистку газов и приводит к образованию нитрозил-серной кислоты SO2(OH)ONO (NO2+NO+2H2SO4↔2SO2(OH)ONO+2H2O). Продувкой последней воздухом из нее выделяют NO2 с образованием H2S04, основную часть которой возвращают на отмывку дымовых газов, а ее избыток, эквивалентный образовавшейся из содержавшегося в газах S02 кислоте, отводят в качестве товарного продукта. Определенную часть содержащего N02 продувочного воздуха вводят в поступающие на очистку дымовые газы, а другую его часть контактир. с водой с целью получения HNO3. Содержащие N0 газы азотнокислотного производства смешивают с подлежащими очистке дымовыми газами. Описанная технология (США) при обработке дымовых газов, содержащих около 0,3% SO2,0,01% SO3 и примерно 0,06% NOx, обеспечивает 95%-ю очистку от оксидов серы и 75%-е удаление NOx с получением 80%-й сернойкислоты и 50%-й азотной кислоты. В соответствии со вторым методом дымовые газы, на 99% освобожденные от летучей золы, при 450°С подают в реактор, в котором на ванадиевом катализаторе SO2 окисляют в SO3 присутствующим в газах кислородом. Конвертированные газы охлаждают до 230°С, промывают в абсорбере серной кислотой и после улавливания в волокнистом фильтре сернокислотного тумана выбрасывают в атмосферу через дымовую трубу. Продуктом процесса газоочистки является серная кислота средней концентрацией 80%. В другом варианте этого метода в конвертированные на ванадиевом катализаторе дымовые газы вводят аммиак. Образующийся при этом аэрозоль сульфата аммония удаляют из обрабатываемых газов в электрофильтре, направляя обезвреженный газовый поток в дымовую трубу.

11. Адсорбционные методы очистки газов от диоксида серы

Сорбционная способность силикагелей по SO2 составляет существенную величину — даже при высоких температурах 150–200ОС) и низких концентрациях целевого компонента в газах [<1%(об.)], что объясняют происходящим окислением адсорбированного SO2 в SO3 кислородом, содержащимся в обрабатываемых потоках. Если в очищаемых газах содержатся пары воды, величина поглощения силикагелями SO2 резко ↓.

Динамич активность углеродных адсорбентов (акт.угли, полукоксы) по SO2 при содержании его в газах 0,5% (об.) в интервале температур 50–100ОС находится в пределах 3–43 г/кг. В присутствии в очищаемых газах кислорода и паров воды величина адсорбции возрастает, а поглощение углеродными адсорбентами SO2 (физич.адсорбц) сопров-ся каталитич. процессами окисления, приводящими к образованию серной кислоты, конц которой определяется условиями сорбции и влагосодержанием обрабат. газового потока (до 70% при t=100 ОС). Регенерация: термич. (нагрев до 400 H2S04+0,5С= SO2+Н2О+0,5СО2) и экстракц. способы(обраб. водой =>разб H2S04=>выпаривание).

В качестве поглотителей SO2 из газов исследованы ионообменные смолы — аниониты. Их сорбционная способность по SO2 практически не зависит от концентрации последнего в газе и влагосодержания обрабатываемого потока в широком диапазоне этих параметров, она может достигать порядка 20%. Оптимальные температуры газоочистки находятся в интервале 25-60°С. Использование ионообменников предусматривает тщательную очистку обрабатываемых газов от твердых взвешенных примесей. Регенерация насыщенных по диоксиду серы анионитов возможна 1н раствором гидроксида натрия.

Как эффективные агенты улавливания SO2 из отходящих газов зарекомендовали себя кислотостойкие цеолиты, в том числе природные (в основном клиноптилолит- и морденитсодержащие породы). Способность цеолитов поглощать значительные количества диоксида серы при повышенных температурах и низких концентрациях SO2 в газах выгодно отличает их от других промышленных адсорбентов при использовании в процессах санитарной газоочистки. В то же время, присутствующая в обрабат газах влага ухудшает поглощение S02 цеолитами (поглощают воду). Наряду с этим цеолиты катализируют реакцию окисления SO2 в SO3 что приводит к накоплению последнего в цеолитах и постепенной их дезактивации по отношению к S02. Большинство сухих методов очистки газов от диоксида серы требует значительных затрат тепла на регенерацию. Их реализация связана также с повышенными капитальными затратами ввиду необходимости выполнения адсорбционной аппаратуры из дорогостоящих специальных материалов, поскольку она предназначается для работы в условиях коррозионных сред при повышенных температурах. Это препятствует внедрению адсорбционных процессов для очистки газов.

12.Разложение оксидов азота гомогенными и гетерогенными восстановителями. (ПДК NO2=0,2мг/м3)

При высоких температурах 500-1300°С) дефиксация азота в отходящих газах может быть проведена на твердых углеродсодержащих материалах, в частности, на угле, коксе, фафите. В таких процессах углерод выполняет функции как катализатора, так и топлива. Каталитическое действие углерода связано с образованием комплексов углерод—кислород:

C+NO=(C-O) +1/2N2

(C-O)+NO=CO2+1/2N2.

Однако сравнительно быстрая потеря активности такими катализаторами приводит к тому, что разложение оксидов азота, особенно в начальном интервале указанной температурной области, происходит неполно. В этой связи с целью увеличения степени разложения NOx предложено, вводить в графит неорганич. добавки, например, карбонат натрия.

С увеличением температуры степень и скорость процесса восстановления возрастают: при 800°С степень восстановления NOx при использовании кокса может достигать 96%, а при 1000°С приближается к 100%. Высокие температуры таких процессов отрицательно сказываются на их технико-экономических показателях, хотя значительная часть энергетического потенциала обезвреживаемых газов может быть полезно использована.

Разложение NOx гомогенными и гетерогенными восстановителями без катализатора. В качестве гомогенных восстановителей используются различные горючие газы и аммиак. На использовании природного газа основан метод термического разложения оксидов азота выбросных газов производства щавелевой кислоты, содержащих 2-3% NOx, 10-15% О2. Их подогревают до 400°С в теплообменнике (теплом обезвреженных газов) и подают в реактор, в который одновременно вводят природный газ и воздух для его сжигания. В реакторе при 1000-1100°С происходит разложение NOx с образованием безвредных продуктов. Горячие газы из реактора поступают в соединенную с ним камеру дожигания, куда дополнительно подают воздух. Из камеры дожигания газы при 600°С входят в теплообменник, в котором отдают свое тепло поступающим на обезвреживание нитрозным газам, и при температуре 200°С вентилятором через выхлопную трубу их выбрасывают в атмосферу

При обработке относительно небольших объемов слабоокисленых отходящих газов метод высокотемпературного разложения N0x гомогенным восстановителем является экономически более выгодным, чем каталитические и щелочные методы. При температуре в реакционной зоне 1000°С он обеспечивает степень разложения NOx. составляющую 92-96%, что обусловливает содержание NOx в обезвреженных газах до 0,05-0,1% и возможность соблюдения ПДК в приземном слое при их рассеивании через 50-метровую трубу. Для обработки значительных объемов высокоокисленных отходящих нитрозных газов с низким содержанием NO4 в качестве гомогенного восстановителя может быть использован газообразный аммиак, что позволяет значительно уменьшить температуру процесса разложения При взаимодействии аммиака с NO в присутствии паров воды в газовой фазе при температуре 30-40°С протекают следующие экзотермические процессы NH3+H20=NH40H.

2NO+2NH40H=NH4NO2+NH4NO3,

N203+2NH4OH=2NH4N02+H2O

Последующее нагревание газового потока приводит к разложению образовавшихся аэрозолей нитритов и нитратов аммония на безвредные продукты NH4N02=N2+2H20,

NH4NO3=N2+2Н2О +1/2 О2.

Нитрит аммония интенсивно и нацело разлагается при 70-80°С. разложение нитрата аммония происходит при 230-240°С. При содержании NOx в нитрозных газах 0,4% (об.) и введении в них стехиометрического количества аммиака степень разложения солей при 250°С составляет 98%. при 300°С— 100% Низкие температуры процесса обусловливают избирательность взаимодействия NH3 с NOx и отсутствие необходимости введения дополнительных количеств NH3 на компенсацию его потерь при взаимодействии с кислородом

Существенно более низкие температуры восстановления оксидов азота возможны также в ряде вариантов восстановительного метода, основанного на обезвреживании нитрозных газов при помощи карбамида. Продуктами этого процесса являются нетоксичные вещества: N2, CO2 и Н20. Карбамид используют в виде водных растворов или растворов в азотной, серной, фосфорной кислотах. Однако скорость таких процессов относительно невелика, что на практике обеспечивает эффективность очистки, не превышающую 80%. При использовании водных растворов карбамида идут следующие реакции: 2N02+H2O=HNO3+HN03

2HN02+CO(NH2)2 =2N2+C02+3H20,

N203+CO(NH2)=2N2+C02+2H20.

В азотнокислотном растворе карбамида, например, основное взаимодействие может быть выражено реакцией:

NO+NO2+2HN03+2CO(NH2)2=2N2+2NH4NO3+2CO2+H2O.

Для обезвреживания нитрозных газов карбамид может быть использован в виде порошка или гранул, а также нанесенным на разнообразные пористые носители или сформованным вместе с ними. В таких процессах степень обезвреживания NOx может достигать 85- 99% и более. Вместе с тем они еще не нашли применения в практике санитарной газоочистки.

13.Селективное каталитическое восстановление оксидов азота.

Этот процесс выгодно отличается от высокотемпературного тем, что протекает в основном избирательно: используемый восстановитель (как правило, аммиак) реагирует преимущественно с NOx и почти не взаимодействует с находящимся в нитрозных газах кислородом, в связи с чем его расходуют в количествах, эквивалентных содержанию в обезвреживаемых газах оксидов азота или превышающих стехиометрию на 10-50% с целью более полного протекания следующих экзотермических реакций: 6NO+4NH3=5N2+6H2O, 6NO2+8NH3=7N2+12H2O,

8NO+2NH3=5N2O+3H2O, 5NO2+2NH3=7NO+3H20.

Таким образом, безвредные продукты реакций (азот и вода) являются еще одним выгодным отличием этого метода. Присутствие кислорода в отходящих газах благоприятствует реализации каталитического восстановления, реакции ускоряются, и процесс идет следующим образом: 4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O. Селективное каталитическое восстановление происходит при относительно низких температурах (180-360°С) с выделением небольших количеств тепла. Вследствие этого температура конвертируемых газов увеличивается в зоне катализа лишь на 10-20°С. При избытке аммиака его основное количество окисляется присутствующим в нитрозных газах кислородом по экзотермической реакции: 4NH3+3O2=2N2+6H2O. Процесс достаточно прост по аппаратурному оформлению и внедрен в производствах азотной кислоты под давлением 0,35 МПа. Отходящие нитрозные газы таких производств содержат до 0,2%(об.) NO + NO2. Технологическая схема процесса представлена на рис. 1-53. Нитрозные газы при 20-30°С подают в подогреватель, где их нагревают до 240-280°С и направляют в смеситель. Подаваемый в установку жидкий аммиак испаряют нагретым конденсатом.

Образующиеся пары аммиака при давлении (3,5-3,7)- Па очищают в фильтре, нагревают до 120°С и смешивают с нагретыми нитрозными газами, регулируя отношение NH3:NOx. Полученную смесь направляют в реактор, где на алюмо-ванадиевом катализаторе АВК-10 идет восстановление оксидов азота аммиаком. Обезвреженные нитрозные газы при 300°С из реактора с целью частичного использования их энергии подают на рекуперационную турбину, туда их направляют в подогреватель, после которого при 150- 170°С выбрасывают в атмосферу. При возможном образовании в системе аммонийных солей предусматривают периодическую остановку и пропаривание турбины насыщенным паром низкого давления. Такой процесс обеспечивает обезвреживание нитрозных газов не менее чем на 96%. Содержание суммы N0 и NO2 в обезвреженных газах не превышает 0,01% (об.), NH3—до 0,015% (об.).

В качестве эффективных катализаторов при восстановлении нитрозных газов, содержащих 1-30% NOx, аммиаком могут быть использованы цеолиты. Адсорбция на них NH3 и N0x ускоряет их взаимодействие, обеспечивая при 330-480°С высокую эффективность процесса обезвреживания оксидов азота.

Процессы селективного каталитического восстановления NOx используют и для обработки нитрозных газов, содержащих пыль и диоксид серы. В этом случае возможна организация процесса в двух вариантах: с предварительной очисткой отходящих газов от пыли и S02 и с последующим их нагревом (обычно обработка низкотемпературных газовых выбросов агломерационных машин, коксовых печей и некоторых других агрегатов) или без нее в случае достаточного для осуществления каталитического взаимодействия температурного потенциала (* 400°С) подлежащих обезвреживанию газов (очистка отходящих газов котельных агрегатов, нагревательных печей). В качестве катализаторов в первом случае используют оксиды железа, меди, ванадия, хрома, нанесенные на оксид алюминия. Последний взаимодействует с оксидами серы, вследствие чего активность катализатора уменьшается. Поэтому во втором случае носитель заменяют на диоксид титана или используют катализаторы, состоящие только из оксидов редких металлов.

14.Высокотемпературное каталитическое восстановление оксидов азота. Процесс происходит при контактировании нитрозных газов с газами-восстановителями на поверхности катализаторов. В качестве катализаторов используют металлы платиновой группы (палладий, рутений, платина, родий) или более дешевые, но менее эффективные и стабильные в эксплуатации составы, включающие никель, хром, медь, цинк, ванадий, церий и другие элементы. С целью увеличения поверхности контакта их наносят на пористые или непористые материалы (керамика, оксид алюминия, силикагель, металлические ленты и т.п.) различной формы. Восстановителями являются метан, природный, коксовый или нефтяной газ, оксид углерода, водород или азото-водородная смесь.

Эффективность обезвреживания NOx зависит прежде всего от активности используемого катализатора. Отходящие нитрозные газы азотнокислотных производств обычно необходимо нагревать от 30-35°С до температуры зажигания катализатора. Последняя зависит от природы используемого восстановителя: 450-480°С — для метана, 350°С — для пропана и бутана, 150-200°С — для водорода и оксида углерода. Суть протекающих восстановительных процессов выражается следующими реакциями:

4NO+CH4=2N2+CO2+2H2O, 2NO2+CH4=N2+CO2+2H2O, 2NO+2CO=N2+2CO2 2NO2+4CO=N2+4CO2

2NO+2H2=N2+2H2O 2NO2+4H2=N2+4H2O.

Нагрев и восстановление нитрозных газов производят путем их смешения с газом-восстановителем и сжигания образующейся смеси над слоем катализатора. На практике обычно используют природный газ ввиду его доступности и низкой стоимости. Несмотря на то, что все процессы восстановления NOx экзотермичны, нагрев реакционной смеси происходит в основном за счет реакции восстановителя с кислородом, так как содержание последнего в нитрозных газах обычно во много раз превышает концентрацию в них NOx. В процессе восстановления температура газа быстро возрастает до 700°С и более, поэтому возникает необходимость использования термостойких катализаторов или восстановителей с низкой температурой зажигания либо проведения ступенчатого контактирования с промежуточным охлаждением обрабатываемого газового потока. Используемые технологические схемы обезвреживания отходящих газов различаются в основном способами подвода тепла к обрабатываемым газовым потокам, применяемыми катализаторами, и приемами утилизации энергетического потенциала обезвреженных газов. Схема высокотемпературного каталитического восстановления NOx в производстве азотной кислоты представлена на рис. I -52. Отходящие газы содержат, в % (об.): NOx— 0,05-0,1; N2 — 96,0-96,2; О2— 2,2-3,0 и некоторое количество паров увлекаемой из абсорбционной колонны азотной кислоты.

Для обезвреживания отходящие нитрозные газы подают в подогреватель-сепаратор, где их очищают от паров кислоты и нагревают до 50°С теплом технологических нитрозных газов, затем нагревают до 110—135°С в теплообменнике, после чего смешивают с горячими топочными газами, получая газовую смесь при температуре 390- 500°С. В эту смесь вводят природный газ с таким расчетом, чтобы отношение СН4:О2 составляло 0,55-0,6. Получаемую смесь направляют в реактор, где на палладийсодержащем катализаторе сжигают водородсодержащие компоненты природного газа и восстанавливают NOx до элементного азота. Этот процесс проводят при 700-730°С под давлением. Обезвреженные нитрозные газы из реактора направляют в турбину; где рекуперируют их энергию, получая на выходе расширенные газы при 390-410°С, которые подают в котел-утилизатор, где получают перегретый пар при температуре 230°С под давлением. Температура газа при этом снижается до 185°С, после чего газы выбрасывают в атмосферу через выхлопную трубу. В их составе содержится, в % (об.): NOx - 0,005-0,01; СО -0,13; СН4-0,4; О2-0,15. Процессы высокотемпературного каталитического восстановления оксидов азота обеспечивают высокую степень их обезвреживания. Вместе с тем они характеризуются и рядом существенных недостатков, среди которых значительные расходы газов-восстановителей, необходимость очистки конвертированных газов от образующегося оксида углерода, содержание которого составляет 0,1-0,15%, возможность использования только низкоконцентрированных газов.

15. Хемосорбционная очистка отходящих газов от оксидов азота

Хемосорбционная очистка отходящих газов от оксидов азота может быть организована на основе использования различных твердых веществ, способных вступать в химическое взаимодействие с удаляемыми компонентами. Например, с целью улавливания NOx из отходящих газов разработан метод адсорбции оксидов азота торфощелочными сорбентами в аппаратах кипящего слоя. При использовании наиболее дешевого и доступного сорбента (смесь торфа и извести-пушонки) степень очистки газов, содержащих 0,1-2,0% NOx, при времени контакта фаз 1,6-3 сек достигает 96—99%, обеспечивая содержание NOx в очищенных газах на уровне 0,01-0,04%. Еще больший эффект может быть достигнут при использовании торфа, обработанного аммиаком, или при введении аммиака в кипящий слой торфа. Торф способствует окислению нитритов до нитратов. Отработанный сорбент представляет собой хорошо хранящееся неслеживающееся торфоазотное удобрение, пригодное для использования на любых почвах и содержащее 8-12% усвояемого азота и 27-30% хорошо усвояемых растениями гуминовых кислот, являющихся эффективными стимуляторами их роста (эти кислоты образуются в результате катализируемого оксидами азота процесса окисления органической массы торфа присутствующим в очищаемых газах кислородом).

Расчетные характеристики такого процесса при санитарной очистке 60 тыс. м3/ч отходящих газов сернокислотного цеха, содержащих до 0,3-0,4% NOx, 0,3% SO2 и 0,3 г/м3 тумана и брызг серной кислоты, иллюстрируются следующими показателями: расход торфа 50%-ной влажности — до 3 т/ч (25-35 кг сухого торфа на 1000 м3 газа); потребляемое количество аммиака — до 294 кг/ч (до 5 кг на 1000 м3 газа). Работа установки обеспечивает за год улавливание из отходящих газов 2520 т NOx, 3200 т SO2, 95 т H2SO4. При этом возможно получение торфоазотного удобрения, содержащего до 15-25% нитрата и сульфата аммония и более 15% водорастворимых гуматов аммония. Технологическая схема установки представлена на рис. 1-42.

В соответствии с этой схемой доставляемый на установку в железнодорожных вагонах торф со склада направляют транспортером в приямок и далее ковшовым элеватором в бункер. Отсюда шнековым транспортером торф подают в молотковые дробилки. Измельченный хемосорбент шнековым транспортером, ковшовым элеватором и питателем направляют в адсорбер. При очистке 60 тыс. м3/чгаза диаметр адсорбера составляет 7,3 м, высота — 10,5 м, сопротивление псевдоожиженного слоя торфа высотой 1,5 M — примерно 4,9 кПа (500 мм вод.ст.). Под дутьевую решетку адсорбера вентилятором нагнетают нитрозный газ, который после очистки в адсорбере направляют в пылеуловитель, откуда выбрасывают в атмосферу. Отработанную твердую фазу выводят из адсорбера секторным питателем и транспортируют на склад готовой продукции (торфоазотного удобрения). Капитальные и эксплуатационные затраты по торфощелочному методу очистки отходящих нитрозных газов ниже, чем при каталитической очистке, однако недостатком метода является возможность

самовозгорания торфа.

Примерно по такой же технологии для денитрификации отходящих газов промышленности возможно использование бурых углей, фосфатного сырья, лигнина. При этом твердые продукты газоочистки, как и в случае применения торфощелочного поглотителя, не подлежат регенерации и могут использоваться как органоминеральные удобрения и промышленные реагенты.

В качестве других широкодоступных и дешевых поглотителей NOx могут использоваться известняк, известь, сланцевая зола. При этом отработанные хемосорбенты можно направлять на нейтрализацию кислых стоков или в сельское хозяйство в качестве азотсодержащих удобрений.

Рис. 1-42. Схема установки очистки нитрозных газов торфощелочным сорбентом: 1 —железодорожный вагон; 2, 17 — склады; 3,9,14 — приямки; 4, 10, 15 — ковшовые элеваторы; 5 — бункер; 6,8,13,16 — шнековые транспортеры; 7 — молотковая дробилка; 11 —адсорбер; 12 — секторный питатель

16.Адсорбционная очистка отходящих газов от оксидов азота

Как абсорбционные, так и адсорбционные приемы поглощения слабоокисленных нитрозных газов малоэффективны вследствие значительной инертности N0. являющегося несолеобразующим соединением В этой связи в ряде случаев рациональным является стремление перевода слабоокисленных компонентов нитрозных газов в оксиды более высоких степеней окисления. В промышленной практике очистки отходящих газов от оксидов азота использование адсорбентов как агентов-аккумуляторов NOx весьма ограничено.

Достаточно эффективными поглотителями NOx являются активные угли. Однако при их контакте с оксидами азота возможен значительный разогрев, приводящий к возгоранию угля и даже взрывам. Наряду с этим активные угли характеризуются низкой механической прочностью и восстановительными свойствами, вызывающими конверсию поглощаемого N02 в слабосорбирующийся NO. Адсорбционная способность по NOx силикагелей несколько ниже, чем у активных углей, однако они лишены недостатков последних, которые у казаны выше. С использованием силикагелей могут достигаться высокие степени улавливания NOx, соответствующие остаточным концентрациям до 0.005%. Однако по экономическим причинам процесс в промышленности не реализован.

Сравнительно небольшой поглотительной способностью по оксидам азота характеризуются алюмогели, обладающие, кроме того, и невысокой стойкостью Значительная емкость по отношению к NOx и высокая механическая и термическая устойчивость свойственны алюмосиликатам.

Достаточно подробно изучены процессы адсорбции NOх на молекулярных ситах, в частности, на высококремнеземных кислотостойких цеолитах на основе морденита. Поглотительная способность этих адсорбентов в активированном состоянии при малых парциальных давлениях NOx нa один-два порядка выше, чем у силикагелей. Проведенные в полупромышленных условиях испытания свидетельствуют, что емкость молекулярных сит по оксидам азота в зависимости от условий реализации процесса находится в пределах 2-10%. Наряду с этим процессы поглощения цеолитами NO обычно сопровождаются его диспропорционированием до NO2 и N2O, причем последний присутствует в прошедшем очистку газе.

В качестве поглотителей NOx исследованы некоторые аниониты, однако, их использование характеризуется низкой эффективностью ввиду протекающего с образованием NO и кислоты процесса поглощения нитрозных газов находящейся в ионитах влагой и малой кислотостойкости этих материалов.

Присутствующая в очищаемых газах влага сорбируется наряду с оксидами азота. При этом величина их поглощения (всей гаммы или отдельных компонентов) либо снижается (активные угли, алюмосиликаты, цеолиты), либо в определенных условиях увеличивается (силикагели, иониты). Минеральные адсорбенты в большей или меньшей степени обладают способностью катализировать процесс превращения NO в NO2. В этой связи при адсорбционной очистке нитрозных газов с повышенным содержанием компонентов низкой степени окисленности, характеризующихся малой сорбируемостью, в них следует вводить кислород. Увеличение отношения NO2/NO благоприятно сказывается на характеристиках процессов адсорбционной очистки нитрозных газов.

На использовании цеолита на основе Н-морденита базируется технология очистки от NOx газовых выбросов контуров энергетических установок с тешюносителем на основе диссоциирующего тетраоксида азота. Выбросы таких энергетических установок представляют собой концентрированные воздушные смеси N2O, NO и NO2 (содержащие NO2 96-98%). Вначале их охлаждают до 265 К с целью выделения основного количества (до 83-87% NO2) NOx, возвращаемого в контур энергетической установки. Затем газовую смесь, содержащую нес конденсировавшиеся No0, NO и NO2, при 345-350 К подвергают адсорбционной очистке с целью полного поглощения NO и NO2. Газовоздушную смесь после адсорбции при 670-770 К каталитически обезвреживают от N2O, используя в качестве катализатора цеолит на основе Н-морденита, и выбрасывают в атмосферу. Насыщенный цеолит регенерируют острым паром, возвращая продукты десорбции в контур энергетической установки. Степень обезвреживания отходящих газов соответствует требованиям санитарных норм.

17.Приемы увеличения степени окисления оксидов азота в отходящих газах.Целесообразно перевести низкоокисленные формы в высокоокисленные, чтобы очистка была эффективной.

Используется метод гомогенного окисления.

Переводят NO и N20 в NO2 и N2O5 спомощью О2(малоэффективно),О3, ClO2.

Или введение NO2: NO+NO2=N2O3

Количество вводимого NO2- V(NO2)= Vг*Сг*альфа2/100- альфа1/1-альфа2[м3/ч]

Cг, Vг –колличество(м3/ч) и концентрация(%об) газ.смеси, подаваемой на очистку

Cг(штрих)=Сг – альфа1/1-альфа2[%]

Более эффективно использовать О3, ClO2. В таких случаях протекают реакции которые обеспечивают полный перевод NO в N2O5.

NO+O3=NO2+O2

2NO+O3=N2O5

2NO2+O3=N2O5+O2

Можно использовать разбавленные растворы пероксида водорода с дальнейшим получением азотной кислоты:

NO+H2O2=NO2+H2O, 3NO2+H2O=2HNO3+NO

N2O3+H2O2=N2O4+H2O, N2O4+H2O=HNO3+HNO2

Лучший эффект дают жидкие окислители-по экспериментальным данным получен ряд активности жидких окислителей: KBrO3>HNO3>KMnO4>H2O2>Na2CrO4>(NH4)2Cr2O7>K2Cr2O7

Окисление окиси азота на катализаторах

Наибольшую активность проявляют катализаторы приготовленные на основе драг.металлов.Наиб.активные катализаторы-кокс, пропитанный солями марганца и меди, фарфор, стекло, алюмогель, силикагель, гопкалит и др.В присутствии этих катализаторов скорость реакции гетерогенного окисления окиси азота увеличивается в 1.5-2.5 раза.

18.Улавливание аммиака водой. (ПДКмр=0,2мг/м3)

Наиболее значит выбросы аммиака в атмосферу происходят при продувке инертных газов с танковыми газами, образующихся при заполнении аммиаком различных емкостей(в производстве аммиака)Одним из решений проблемы является сбор и утилизация газовых выбросов с получением аммиачной воды в качестве товарного продукта.Для повышения эффективности процесс ведут при повышенном давлении и низкой температуре.

Установка состоит из 4х адсорбионных колонн(2тарелочные и 2 насадочные)Насадочные заполнены кольцами Рашига. диаметр колонны 1.4м, высота 16м,давление 16*10^5 Па, t=60C.В тарельчатой колонне 20 тарелок, на которых расположены охлаждающие змеевики. Танковые газы поступают в насадочные колонны 1 и 2.После насадочных колонн газы содержат еще некоторое количество аммиака, для более полного улавливания газы направляют в 2 параллельно подключенные тарельч колонны 3 и 4.Перед подачей в тарельч колонны к танковым газам присоединяются продувочные газы из цехасинтеза и катализаторного цеха(сод 3-4% аммиака), после газы проходят в 2 параллельных ресивера 6, что исключает неравномерную подачу газов. Затем газы, содерж 0.2% аммиака редуцируются при давлении 5*10^5 Па, подаются на установку каталитической очистки отход газов азотной кислоты или на сжигание. Адсорбционная система работает по принципу противотока. Адсорбентом является конденсат водяного пара, который подается на верхние тарелки колонн. Тепло адсорбции отводится охладенным конденсатом, циркулирующим в змеевиках, уложенных на тарелках колонн 3 и 4.Пройдя холодильник 5, конденсат собирается в баке конденсата 8. В этот же бак через холодильник поступает свежий конденсат. Из бака 8 насосами 7,9 часть конденсата подается на орошение колонн. Выходящая из нижней части этих колонн аммиачная вода поступает в бак 10, оттуда насосом 11 подается в систему орошения насадочных колонн 1 и 2. Циркулирующая аммиачная вода охлаждается в теплообменнике 14 оборотной водой и насосом 13 перекачивается на орошение насадочных колонн. При достижении концентрации аммиака 25% раствор из системы орошения колонн сливается в сборник 12, он также служит дегазатором, где при атм давлении выделяются водород и метан, поглощенные в адсорбционных колоннах. Степень улавливания 99-99,7%.

Скорость абсорбции NH3 лимит-ся его диффузией в газ. фазе.

2NH3+2Н2О↔ NH3· Н2О+ NH4ОН

Поглощ. NH3 водой – в многоступенч. противоточных абсорберах, регенерация – в десорберах тарельчатого типа, оборуд. дефлегматорами, в кот. насыщ. по NH3 р-р, нагретый глухим или острым водяным паром. Рекуперир. NH3 – товарный продукт или из него делают аммиачную воду для пр-ва солей или жидких удобрений.

Недостатки водн. поглощения: высокая чувствит. к tº, относит. низкая емкость по NH3 водных р-ров, малая селективность поглощения NH3, особ. когда в очищ. газах прис. CO2, т.к.

2NH3+CO2↔ NH2COONH4 – карбомат аммония. На стадии десорбции из р-ра выд-ся не только NH3, но и поглощенные кислые газы, кот. загрязняют NH3 + для получ. из аммиачной воды NH3ж необх. осущ. ректиф. под давлением 1,5-1,7 МПпа, чтобы конденсировать десорбируемый NH3 без исп. хладагентов. В кубе ректиф. колонны из-за выс. tº и примесей кислых газов идет интенсивная коррозия.

19. Улавливание аммиака водными растворами кислот и солей

Аммиак очень хорошо растворим в воде и сильных кислотах, с которыми он реагирует с образованием солей аммония. (константа дисс д.б. >10^-9: H2SO4, H3PO4 – дороже) Растворимость аммиака в воды быстро уменьшается с температурой, поэтому обычно используют двухстадийную систему его извлечения. На первой стадии газы охлаждают до 30–50 градусов в кожухотрубном теплообменнике, который представляет собой насадочную колонну, заполненную деревянными решетками; в нее впрыскивается разбавленная аммиачная вода. Образующаяся аммиачная вода может содержать некоторое количество смол, которые отделяются. Затем аммиачную воду охлаждают и далее направляют для охлаждения газов в промывном аппарате. Окончательная промывка осуществляется водой. Аммиак образуется, к примеру, при коксовании угля. На типичном газовом заводы на каждую тонну кокса получается порядка 0.14 кубометров концентрированного раствора аммиака. Аммиачный промывной аппарат представляет собой скруббер с насадкой из дерева/металла/керамики. Минусы водного поглощения: высокая чувствительность к температуре, относительно низкая емкость по NH3, малая селективность (ибо в воде растворяется еще и CO2). Очистка растворами кислот и солей происходит аналогично — процесс поглощения идет как правило интенсивней (за счет химических реакций) и образуются в результате растворы солей аммония. Поглощ. р-рами фосфатов аммония при t=60º (NH3:H3PO4=1,3:1). Абсорбц. емкость поглотит. р-ра= 40-50 кг NH3/м3 р-ра. Регенерац. осущ. нагреванием, t=150ºС, pатм. Конц. NH3 ↓ с 9,2 г/м3 до 0,03. (>ПДКрз=20мг/м3). При исп. H3PO4 продукты: моно, ди, триаммонийфосфаты. МАФнаиб.перспективен

NH4H2PO4 – по сравн. с водой емкость по NH3 выше в 1,3-1,5 раз (достиг 55 г NH3/1л поглотит.р-ра)

Недостатки:при регенерац. из пульпы наряду с NH3 выд-ся большое число кислых примесей, необх. иметь большие V к-т, необх-ть соответствия получ. солей как min требованиям с/х. Преимущ-ва: полное извлеч. NH3 при абсол. селективности (кисл. газы почти не поглощ-ся), товарный NH3 свободен от примесей кислого хар-ра, небольшое кол-во ступеней контакта фаз=> процесс почти необратим.

20. Сухие способы улавливания аммиака из отходящих газов

Очистка газов от NH3

0) активированный уголь

адсорбция NH3 позволяет почти полностью извлечь его из различных выбросов. Поглощение активированным углем (из скорлупы кокосов): было установлено, что лучше всего адсорбируется NH3 при 0 градусах и давлении NH3 равном 100 мм. рт. ст. Один грамм угля адсорбирует порядка 70 мл - это 2.3 раза больше, чем поглощение CO2 и в 300 раз больше, чем поглощение H2. Для ↑ поглотит спос. к акт углям м. приклад. биполярное напряж., либо расплять угольную сусп. с водой, либо нанести соед. V, Mo, W, либо обраб. солями 2-х вал. Cu, либо пропитать H3PO4.

1) углеволокнистые материалы

Для газов с низким содержанием NH3. Их поглотительная способность определяется развитым объемом ультрамикропор (0.5–0.6 нм). Все микропоры у них снаружи, поэтому высокая скорость поглощения NH3. Чтобы еще повысить поглотительную способность по NH3, вводят FeCl3 и Fe2(SO4)3. Если же пропитать CuCl2 (20 масс %), то статическая емкость по NH3 при 20 градусах составит порядка 100 мг (130 мл) NH3 на 1 г. адсорбента (для не модифицированного волокна - 15 мг NH3 на 1 г адсорбента). Поглощение NH3 с солевой добавкой осуществляется за счет комплексообразования. С повышением температуры поглотительная способность таких адсорбентов снижается.

2) с помощью пористых аморфных ионообменных смол

При очистке ионитами отходящих газов коксохимических производств при температуре порядка 20 град. и влажности 40-60% м. снизить конц NH3 от 10–230 мг/м3 до 0.2–1.3 мг/м3 (ПДКсс = 0.2 мг/м3). Динамич. емкость катионита по NH3 40,8 мг/г смолы

3) при низких концентрациях NH3 м. в газе распылить древесную муку. Степень очистки порядка 95% при влажности древесной муки 21% и времени контакта 3 мин.). При исп. водной вытяжки и ее распылении эффект до 99,4%). М.исп. смесь торфа и почвы.

4) м. использовать для очистки Al2O3 (селективен к низкомолек. газам). Однако, регенерация NH3 из Al2O3 экономически нецелесообразна, т.к. необх. многоступенч. очистка.

5) силикагели. Чаще всего используется КСМ (крупнозернистый силикагель мелкопористый, лучше) и КСМ (крупнозернистый силикагель крупнопористый). КСС иногда облучают=>возник. акт. центры =>емкость по NH3 ↑ в 2,3 раза.

6) цеолиты и глины. Лучшими технологическими и эксплуатационными свойствами обладают цеолиты 13X (поглощ. NH3 до 20% от своей массы). На стадии десорбции м. полностью десорбировать поглощенный NH3.

21. Приемы дезодорации вентиляционных выбросов

Микропористые акт. угли исп-ся на практике для очистки от NH3 воздуха, кот. циркул. в различн. замкнут. контурах, в частности вент воздуха коксохим. заводов.

Для очистки от NOх до нормативов м. исп-ть адсорбенты, в частности, акт. угли, цеолиты (очистка газ. выбросов контуров энергетич. установок)

Для очистки от NH3 м. использовать сжигание NH3 при t=1100ºC (до 6,5 мг/м3>ПДКмр=0,2 мг/м3, но <ПДКрз=20). Также м. исп. ZnO, нанесенный на зерна Al2O3. При сод S (и SO2) в отход. газах исп. kat, содержащие смесь TiO2 и оксида Pt, нанесенных на зерна Al2O3. Обр-ся NO=. превр-ся в N2O и N2. При t=250ºC эфф-ть дезодорации 99%.

Газ, с низким сод. NH3 смеш-ся с таким кол-вом O2, чтобы О2: NH3=2:1., затем пропуск. ч/з слой kat, сод. благородные металлы.. Степ. очистки до 99,95% пр исп. Al2O3 и TiO2, нанесенных на слой песка SiO2 при t=500-1000ºC

Древесная пыль (мука) используется для дезодораций воздуха в помещении животноводческих ферм. В частности, сорбционная способность таких отходов по H2S и NH3 - основным компонентам дурнопахнущих примесей существенно зависит от их влажности: по данным статических измерений для газа с содержанием H2S 4 ppm или концентрацией NH3 около 90 ррm коэфициент извлечения для H2S и NH3 высушенной древесной мукой составляет соответственно 42,8 и 85,9%, тогда как при использовании древесной муки влажностью ~ 42% соответствующие величины составляют 97 и 95,4%. По данным динамических измерений коэффициент извлечения для H2S составляет практически 100% при контакте указанного газа в течение 5 мин. с древесной мукой влажностью ~ 42%, а коэффициент извлечения для NH3 достигает ~ 95% при контактировании в течение ~ 3 мин. древесной муки с влажностью ~21% с газом, содержащим 81,4-110 ppm NH3.

Сухие методы очистки от HF схема хемосорбции известняком размер 6-40 мм. На пов-ти зерен известняка обр-ся CaF2(исп-ся как товарный флюорит). Позволяют обрабатывать потоки с начальной концентрацией около 0,6% до остат. конц. 0,3% (>ПДК)

В качестве твердых поглотителей хлорида водорода из отходящих газов промышленности могут быть использованы хлороксид железа и хлорид закисной меди в смеси с оксидом магния, сульфаты и фосфаты меди, свинца, кадмия, образующие комплексы с двумя молекулами НС1, а также некоторые органические полимерные материалы, цеолиты и ряд промышленных отходов. Подавляющее большинство этих поглотителей может быть использовано для обработки низкоконцентрированных по НС1 газов [до 1% (об.)] в широком интервале их температур.

22. Приемы удаления из отходящих газов фтора и его соединений

Очистка газов от фторсод. соед. HF, SiF4. при электролитическом про-ве Al и при переработке природных фосфатов в фосфорные удобрения.

Абсорбция водой. Фторид водорода и тетрафторид кремния хорошо растворимы в воде. При растворении HF в воде протекают реакции гидратации и диссоциации его растворенных молекул:

O+HF0++F-, HF+, +HF

Тетрафторид кремния растворяется в воде с образованием кремнефтористоводородной кислоты:

SiF4+2H20↔4HF+Si02, 4HF+2SiF4↔2H2SiF6, 3SiF4+2H2O↔2Si+SiO2.

В действительности механизм абсорбции более сложен. Равновесное давление SiF4 над растворами H2SiF6 при небольших концентрациях раствора мало. При концентрации H2SiF6 выше 32% давление SiF4 резко возрастает, и он практически не улавливается водой. Введение в раствор добавок в виде солей и щелочей способствует более глубокой очистке газов. В промышленности при абсорбции SiF4 обычно получают 10-22%-й раствор H2SiF6. Процесс проводят в распыливающих, насадочных, тарельчатых колоннах и скрубберах Вентури. Степень очистки газов достигает 90-95%. Для достижения более глубокой очистки применяют двухступенчатые системы очистки.

Разработан процесс очистки фторсодержащих газов производства экстракционной фосфорной кислоты в многостадийном противоточном горизонтальном абсорбере. После очистки концентрация фтора в отходящем газе составляет 0,013 г/м3, т.е. в абсорбере достигается высокая степень очистки. Основной недостаток процесса заключается в невозможности получения концентрированной H2SiF6.

При абсорбции фтористых газов известковым молоком получается загрязненный фтористый кальций. На практике осуществлен процесс улавливания фтористых газов раствором, содержащим аммонийные соли (карбонат, гидрокарбонат и фторид аммония). В процессе абсорбции протекают следующие реакции:

2HF+(NH4)2CO3→2NH4F+CO2+H2O,

HF+NH4HCO3→NH4F+CO2+H2O,

HF+NH3→NH4F, SiF4+2NaF→Na2SiF6.

Газ, сод. фтористые соединения и частицы пыли, поступ.в абсорбер, где его обрабатывают циркулирующим аммонийным раствором, содержащим растворенный фторид натрия («3,5% NaF), карбонат и гидрокарбонат аммония, аммиак и фторид аммония. Основное количество газа абсорбируется в первом абсорбере, во втором происходит доочистка. Очищенный газ проходит сепаратор и удаляется в атмосферу. Абсорбционный раствор после первого абсорбера поступает в сборник, а затем в осадительные баки, где отделяется нерастворимая фосфатная пыль.После вакуум-фильтра фильтрат поступает в реакторы с мешалкой, куда подают соду. Реакции:

2NH4F+Na2CO3→(NH4)2CO3+2NaF,

(NH4)2CO3+H2O↔NH4OH + CO2 NH4OH↔NH3+H2O

Фторид натрия отстаивают, отфильтровывают и сушат.

Для абсорбции фтористых газов можно использовать раствор поташа, насыщенный фторидом натрия (карбонатно-калийный способ):

2HF+K2CO3->2KF+CO2+H2O, 2KF+Na2CO3->2NaF+K2CO3.

После отделения осадок NaF является товарным продуктом, а маточный раствор возвращают на абсорбцию фтористых газов.

Во фторалюминатном процессе фторид водорода улавливают водным раствором, содержащим от 0,5 до 6,0% фторида алюминия. При этом происходит образование комплексного соединения переменного состава — фторалюминиевой кислоты:

mHF+AlF3=HmAlF(m+3)

Из разбавленных газов получают фторалюминиевую кислоту, содержащую 3-7% общего фтора. Часть этой кислоты нейтрализуют гидроксидом алюминия с получением фторида алюминия, который возвращают на абсорбцию фтористых газов. Вторую часть перерабатывают на криолит Na3AlF6.

Если в отходящих газах присутствует элементный фтор (ПДКмр=0,2 мг/м3), то используют 5-10%-й раствор едкого натра при 38-65°С. Следует избегать применения растворов концентрацией менее 2%, поскольку при этом образуется чрезвычайно ядовитый оксид фтора (F2O). Это соединение образуется в случае, если время контакта газа со щелочью составляет около 1с, поэтому рекомендуется продолжительность контакта около 1 мин, в течение которого фтор реагирует со щелочью с образованием фторида натрия:

F2+2Na0H = l/2O2+2NaF+H2O

Фторид натрия обладает ограниченной растворимостью в щелочных растворах. Его присутствие приводит к образованию пробок в трубопроводах и эрозии оборудования, кроме того, он токсичен и не может быть выведен из системы без дальнейшей обработки. Исходя из этого, раствор обрабатывают известью (с регенерацией образующейся щелочи): 2NaF+CaO+H20→CaF2+2NaOH.

Другой метод удаления элементного фтора из отходящих газов —сжигание его с углеводородами или с водородом для получения HF, который затем абсорбируют водой. Образующуюся в процессе водной абсорбции кремнефтористоводородную кислоту перерабатывают в кремнефториды и фториды, включая плавиковую кислоту. Основными примесями H2SiF6 являются гель SiO2, P2O5, соединения железа и SO3, которые затрудняют переработку. Наиб. важными продуктами переработки H2SiF6 фторид алюминия, криолит, кремнефториды, синтетический фторид кальция. Получение фторида алюминия: H2SiF6+2Al(OH)3 = 2AlF3+SiO2+4H2O.

Образующийся кремнегель отделяют фильтрованием, а растворA1F кристаллизуют и кристаллы A1F3-3H2O прокаливают при 550- 600Т.

При очистке фторосодержащих газов сложную проблему представляет выбор конструкционных материалов для абсорберов. Обычно их изготовляют либо из дерева с деревянной обрешеткой, либо из листов пластмассы. Можно также использовать графит или никель и его сплавы. Образующаяся пленка фторида никеля защищает металл от дальнейшей коррозии.

Адсорбционные

Сухие методы: схема хемосорбции HF известняком размер 6-40 мм. На пов-ти зерен известняка обр-ся CaF2(исп-ся как товарный флюорит). Позволяют обрабатывать потоки с начальной концентрацией около 0,6% до остат. конц. 0,3% (>ПДК) 1- контактн. бункер, 2 – корпус контактного аппарата, 3 – газораспред устр-во, 4 – пневмат. инжектор

Более глубокую очистку могут обеспечивать хемосорбционные и ионообменные методы. Наиболее доступными твердыми хемосорбентами фторида водорода являются известняк, алюмогели, нефелиновые сиениты, фторид натрия. Аппаратурное оформление процессов хемосорбционной очистки отходящих газов от фтористых соединений характеризуется относительной простотой (рис. 1-44). Результатом реакции, осуществляемой при повышенных температурах (>350°С) и времени контакта 7,6 с, является образование на поверхности кусков известняка фторида кальция в виде рыхлой оболочки. Обработка газа с концентрацией HF 0,58% (об.) в указанных условиях обеспечивает 95%-ю эффективность его удаления: остаточное содержание HF составляет 0,028%

Использование ряда ионообменных материалов обеспеч. более тонкую очистку. В частности, опытно-промышленные испытания фильтра, заполненного анионитом АВ-17х8, показали возможность достижения в очищаемых газах остаточных концентраций фтора 0,5-1.3 мг/м3 при высоте слоя ионита 130-150 мм и линейной скорости газа, содержащего 32 мг/м3 фтора, 0,32 м/с. Сорбционная способность ионообменных волокнистых материалов по HF может достигать 12 мг-экв на 1 г сухого сорбента. Регенерация ионитов производится щелочными растворами (NaOH, NH4OH). Для поглощения тетрафторида кремния используют бифторид натрия.

23.Абсорбционная очистка от хлора и его соединений. Образование промышленных отходящих газов и вентиляционных выбросов, содержащих хлор, хлорид водорода и хлорорганические вещества, характерно для многих производств: получения хлора и щелочей методом электролиза поваренной соли, получения металлического магния методом электролиза хлорида, переработки цветных металлов методом хлорирующего обжига, получения соляной кислоты и хлорсодержащих неорганических и органических веществ. В последнее время источниками выделения НС1 стали установки сжигания хлорсодержащих отходов.

Для абсорбции хлора и хлорсодержащих веществ используют воду, водные растворы щелочей и органических веществ, водные суспензии и органические растворители. Взаимодействие хлора с растворами щелочей характеризуется реакциями: из 2NaOH+Cl2=NaCl+NaOCl+H2O;

С12+2Са(ОН)2=СаС12+Са(ОС1)2+2Н2О;

Na2CO3+H2O+Cl2=NaCl+NaOCl+CO2+H2O.

Наибольшее практическое значение имеют раствор NaOH (100— 150 г/л) и водная суспензия Са(ОН)2 (100-110 г/л). При абсорбции хлора гидроксидом кальция (известковым молоком) при 80-95°С в основном образуются хлорид и хлорат кальция: 6Са(ОН)2+6С12-»5СаС12+Са(С1O3)2+6Н20.

Образующиеся в процессе очистки хлораты (гипохлориты) могут быть использованы для обеззараживания сточных вод или подвергаться термокаталитическому разложению под действием острого пара: Са(СlO3)2=СаС12+О2. Процесс можно проводить в абсорберах любой конструкции. Степень очистки газов достигает 70-90%.

Известковый метод имеет ряд достоинств: небольшая стоимость и доступность реагента, не требуется тщательной защиты оборудования от коррозии, так как среда щелочная. Недостатками способа являются невысокая степень очистки, недостаточная степень использования абсорбента, так как часть его расходуется на поддержание необходимой щелочности раствора. При использовании растворов NaOH и Na2CO3 эффективность очистки повышается до 90-98%.

Эффективными абсорбентами хлора являются тетрахлориды углерода (СС14) и титана (TiCl4), хлориды серы. При использовании СС14 процесс очистки проводят следующим образом: абсорбационные газы, содержащие 0,5-5,0% хлора, разбавляют воздухом и подают в абсорбционную колонну, работающую под давлением (1,5-2,0)* Па. Перед абсорбцией газы охлаждают рассолом. Абсорбция происходит в насадочной части абсорбера охлажденным до (-15) — (~-20)°С тетрахлоридом углерода. Очищенный газ выбрасывают в атмосферу или направляют на доочистку, а отработанный поглотительный раствор поступает на регенерацию. Предложен способ поглощения хлора водными растворами лигносульфоната концентрацией от 6 до 25%; При абсорбции достигается такая же эффективность, как и при поглощении известковым молоком. Отработанный раствор перерабатывают в ионообменный сорбент. Недостаток процесса — более высокая агрессивность раствора по сравнению с абсорбцией известковым молоком.

На некоторых предприятиях цветной металлургии для очистки газов от хлора используют раствор хлорида железа, который получают растворением железной стружки в соляной кислоте. При абсорбции хлора FeCl2 переходит в FeCl3, который является товарным продуктом. Хлорид водорода очень хорошо поглощается водой, поэтому ее, как правило, используют в качестве абсорбента, например, в производстве соляной кислоты. Для очистки отходящих газов от НС1 применяют воду и щелочные растворы. Очистку газов водой проводят в абсорберах различной конструкции: в скрубберах Вентури, распиливающих, насадочных абсорберах и в колоннах с тарелками. Выбор аппарата зависит от объема и состава газов, их температуры, вида и концентрации примесей, эффективности аппаратов, а также направления дальнейшего использования получаемых сорбатов. Эффективность очистки для насадочных абсорберов зависит от плотности орошения. Например, при концентрации хлорида водорода в газе 4 г/м3 при плотности орошения 2,5 м3/(м2ч) в абсорбере диаметром 5 м с насадкой высотой 12,7 м эффективность очистки была 72%, а при плотности орошения 5,1 м3/(м2*ч) — 88%. Дальнейшее увеличение плотности орошения не повышает эффективность очистки, но образуются стоки с низкой концентрацией (3-0,4%) соляной кислоты. При осуществлении рециркуляции абсорбента возможно получение соляной кислоты 9-10%-й концентрации. В тарельчатых колоннах эффективность очистки достигает 90-99%. Например, эффективность колонны с клапанными тарелками при расходе 0,5 кг/м3 составляет 97,8%. Основным недостатком процесса очистки водой является образование тумана капельно-жидкой соляной кислоты, улавливание которого при прочих равных условиях происходит менее интенсивно. Применение водных растворов NaOH, Ca(OH) или Na2CO3 для абсорбции хлорида водорода позволяет повысить эффективность очистки и одновременно нейтрализовать образующиеся стоки. Этот способ позволяет рекуперировать хлорида водорода с получением хлоридов некоторых металлов: СаС12, FeCl3, ZnCl, BaCl2, NaCl.

Наиболее дешевым из этих абсорбентов является гидроксид кальция (известковое молоко). После абсорбции раствор хлорида кальция упаривают, например, в аппаратах с горелками погружного горения. Для обезвоживания раствора можно использовать также распылительную сушилку.

24. Адсорбционная очистка от хлора и хлорида водорода. Газообразный хлор хорошо поглощается такими твердыми органическими соединениями, как лигнин и лигносульфонат кальция, представляющими крупнотоннажные отходы процессов химической переработки древесины и другого растительного сырья. Однако более эффективным является использование этих поглотителей в виде водных растворов и пульп. В качестве твердых поглотителей хлорида водорода из отходящих газов промышленности могут быть использованы хлороксид железа и хлорид закисной меди в смеси с оксидом магния, сульфаты и фосфаты меди, свинца, кадмия, образующие комплексы с двумя молекулами НС1, а также некоторые органические полимерные материалы, цеолиты и ряд промышленных отходов. Подавляющее большинство этих поглотителей может быть использовано для обработки низкоконцентрированных по НС1 газов [до 1% (об.)] в широком интервале их температур. Из промышленных отходов могут быть использованы разнообразные твердые вещества щелочной природы, в том числе доменные и сталеплавильные шлаки, продукты щелочной обработки бокситов, золы от сжигания городского мусора, оксид алюминия, некоторые глины. Процессы очистки с использованием таких хемосорбентов могут быть проведены в интервале температур 200-500°С в реакторах кипящего слоя или путем инжектирования в подлежащий очистке газовый поток перечисленных агентов в виде частиц от 1 до 2000 мкм. Доза поглотителя составляет 20-40 г/м3, время контакта — 0,2-5,0 с при скорости газа — 2-30 м/с. Поглотительная масса для очистки отходящих газов от НС1 и других кислых компонентов может быть приготовлена на основе улавливаемых в производствах чугуна и стали и содержащих оксид железа (Fe2O3) и оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов пылей, к которым добавляют гашеную или негашеную известь, лимонит и соли тяжелых металлов. Перечисленные компоненты смешивают и используют в виде гранул, размещая их в реакторе на слое древесных опилок или зернистого материала в виде обожженной глины или увлажненного раствором гидроксида натрия вспученного перлита.

Для удаления НС1 из отходящих газов возможно использовать также порошок негашеной извести. Контакт ее с газами осуществляют в реакторе кипящего слоя или непосредственно в газоходе. Отделенный от газа поглотитель после регенерации можно возвращать в процесс. Наряду с негашеной известью в подобных процессах могут быть использованы карбонат кальция или оксид магния.

Из отходящих газов сжигания хлорсодержащих органических отходов в присутствии кислорода НС1 эффективно извлекается при 25-300°С гранулированным поглотителем, содержащим оксид магния и хлорид закисной меди. В процессе сорбции происходит перевод CuCl в СиС12. Путем обработки насыщенного поглотителя при 100-500°С кислородом, метаном, алифатическими углеводородами, парами бензола, этиленом, некоторыми хлорорганическими соединениями, а также сырьевыми материалами и промежуточными продуктами для синтеза последних из него может быть восстановлен хлор.

Одновременное селективное извлечение НС1 и SO2 из отходящих газов можно обеспечить путем их контактирования под давлением при температурах от -10 до 100°С с полимером глицедилпиперазином. Насыщенный поглотитель можно регенерировать простым снижением давления в реакторе.

Дешевыми, доступными и эффективными поглотителями содержащегося в отходящих газах НС1 являются некоторые природные цеолиты. Они, в частности клиноптилолитсодержащие породы, могут быть использованы непосредственно в виде зерен определенных размеров или после предварительной обработки, например путем аммонизации (для удаления из цеолита всех обменных ионов металлов и увеличения поглотительной емкости) и действия кислотой (для улучшения кислотостойко путем увеличения отношения SiO2 / А12О3). С целью получения гранулированных поглотителей порошкообразные материалы после такой обработки целесообразно смешивать с 3-8% алюмосиликатной керамической связки (глины) с последующим формованием получаемой массы. Следует отметить, что сухой НС1 инертен по отношению к цеолитам, а полная десорбция поглощенного НС1 происходит лишь при температурах около 350°С.

Определенной поглотительной способностью по НС1 обладают активные угли, силикагели, аниониты. Однако многие традиционные адсорбенты, например, активные угли, характеризуются низкой активностью по НС1 при его малых содержаниях в подлежащих очистке газах. Кроме того, микропористые поглотители имеют плохую селективность по НС1 в процессах обезвреживания сложных по составу реальных отходящих газов.

Основным преимуществом перечисленных сухих приемов санитарной очистки отходящих газов от НСl является возможность реализации соответствующих процессов при повышенных температурах (>100°С). Вместе с тем существенные затраты на регенерацию насыщенных поглотителей, высокая стоимость и дефицитность некоторых из них и ряд других факторов препятствчтот практической реализации твердофазных приемов газоочистки.

25. Физич. методы рекуперации паров летучих орг. раст-лей.

Адсорбция: осуществляется при помощи актив. угля, алюмогелей, силикагелей, цеолитов.
Плюсы: большая активность по органическим веществам при их очень низкой концентрации в отходищих газах; простота регенерации; возможность улавливания и рекуперации любой органики; нет вторичного загрязнения газов; низкие эксплуатационные и умеренные капитальные затраты.
Минусы: периодичность эксплуатации аппаратуры; образование загрязненных сточных вод; снижение адсорбционной активности при цикличной эксплуатации адсорбентов, что особенно характерно для очистки многокомпонентных смесей.

Метод конденсации: в основе лежит явление уменьшения давления насыщенного пара растворителя при понижении температуры. Смесь паров растворителя с воздухом предварительно охлаждают в теплообменнике, а затем конденсируют. Метод конденсации является рентабельным лишь при содержании паров растворителя в подвергаемом очистке потоке > 100 г/м3, что существенно ограничивает область применения установок конденсационного типа.

Плюсы: простота аппаратурного оформления и эксплуатации рекуперационной установки.

Минусы: относятся также высокие расходы холодильного агента и электроэнергии; низкий процент конденсации паров (выход) растворителей (обычно не превышает 70-90%); проведение процесса очистки паровоздушных смесей методом конденсации сильно осложнено, поскольку содержание паров летучих растворителей в этих смесях обычно превышает нижний предел их взрываемости.

1 – источник образ-я паров, 2-т.о.,

3 – вентилятор, 4 – сепаратор, 5-емкость для ж. р-ля, 6- конденсатор

В 2 предварит. охлаждение и 6 – охл. до отрицат. t.

Метод компримирования: аналогично методу конденсации, но применительно к парам растворителей, находящимся под избыточным давлением. Однако метод компримирования более сложен в аппаратурном оформлении, так как в схеме улавливания паров растворителей необходим компримирующий агрегат. Кроме того, он сохраняет все недостатки, присущие методу конденсации, и не обеспечивает возможность улавливания паров летучих растворителей при их низких концентрациях.

Физическая абсорбция: на практике применяют воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом, и водные растворы этих веществ. Дорогостоящий, но широко исп-ся на практике. Не всегда до санит. нормативов из-за давления над парами органики. Исп-ся однократный дешевый поглотитель (потом- отход) или многократный (когда выс. конц. целевых компонентов). Пример: очистка от стирола сод 100-200мг/м2 исп. H2SO4 конц.

Комбинированные методы: актуально при сложном химическом составе выбросов и высоких концентрациях токсичных компонентов. Более глубокое улавливание органики

Плюсы: высокая поглот. спос-ть использ. адсорбентов по целевым компонентам, высокая степ. извлечения целевых компонентов, универсальность, низкие капит. и эксплуатац. затраты.

26. Типы, устройство и принципы функционирования адсорберов для очистки газов от паров органических соединений

Поглощение паров летучих растворителей можно проводить в стационарных (неподвижных), кипящих и плотных движущихся слоях поглотителя, однако в производственной практике наиболее распространенными являются рекуперационные установки со стационарным слоем адсорбента, размещаемым в вертикальных, горизонтальных или кольцевых адсорберах. Адсорберы вертикал типа обычно используют при небольших потоках подлежащих очистке паровоздушных (парогазовых) смесей, горизонтал и кольц служат для обработки таких смесей при высоких (десятки и сотни тысяч кубометров в час) скоростях потоков. Работа адсорбера заключается в подаче газовой или паровоздушной среды через патрубок во внутреннюю часть корпуса адсорбера для её разделения. Затем газовая среда перемещается через зернистый адсорбент, который уложен слоем на сетке. Адсорбент будет поглощать из газообразной среды только необходимое вещество, а поступившая среда удалится из адсорбера через выхлопной патрубок. Процесс поглощения определенного вещества адсорбентом будет происходить до определенного момента, после чего осуществляют процесс десорбции: прекращение подачи газообразной среды в адсорбер, затем начинается подача перегретого водяного пара. Его перемещение происходит в направлении обратном движению газовой среды. Смесь пара и извлеченного из газовой среды вещества выводится из адсорбера и поступает на ректификацию в специальную установку или в отстойник.

ГОРИЗОНТАЛ:1 - корпус; 2 - штуцер для подачи газа в стадиях адсорбции, сушки и охлаждения; 3 - распределитель водяного пара в стадии десорбции; 4 - люки для загрузки адсорбента; 5 - люки для выгрузки его; б- штуцер для отвода конденсата; 7 - штуцер для отвода паров при десорбции; 8 - штуцер для отвода газа.

КОЛЬЦЕВОЙ: 1 - корпус; 2 - штуцер для подачи газа; 3 - штуцер для отвода паров при десорбции; 4 - штуцер для отвода газа и подачи пара; 5 - люк для выгрузки адсорбента; б, 7 - решетки; 8 - люки для загрузки адсорбента.

Описан ряд оригинальных решений, касающихся конструктивных особенностей адсорбционной аппаратуры. В частности, предложены различные варианты изготовления адсорбера в виде вращающегося барабана, снабженного перегородками, делящими его на секции. Последние заполнены активным углем и при вращении барабана последовательно проходят зоны адсорбции и регенерации, обеспечивая непрерывность процесса. Имеется ряд конструкций, в которых используется гранулированный активный уголь в виде тонкого слоя, размещаемого между двумя полотнами эластичного гибкого и пористого материала (например, полиуретана). Поперечное по отношению к газовому потоку перемещение "ленты-сэндвича" обеспечивает непрерывность процесса очистки. Для осуществления непрерывного процесса предложены адсорберы, в которых полотно ткани движется перпендикулярно движению газа. Ткань сматывается в рулон, что обеспечивает возможность ее периодической регенерации с получением концентрированного потока десорбата.

27. Активные угли как средства очистки отходящих газов

Активные угли характеризуются гидрофобностью (плохой сорбируемостью полярных веществ, к которым принадлежит и вода). Это свойство определяет широкое их использование в практике рекуперационной и санитарной очистки отходящих газов разнообразной влажности.

Для адсорбции газов и паров используют микропористые гранулированные активные угли. Рекуперационные активные угли АГ-2, АР получают из каменноугольной пыли и смолы методом парогазовой активации, угли СКТ-3 и APT — из торфа и каменноугольной пыли методом химической активации. Активные угли производят в виде цилиндрических гранул диаметром 1-6 мм и чаще всего применяют в виде стационарного слоя, через который фильтруют газовый поток. Обладают восстановительной сп-тью. Недостатки - относительно невысокая механическая прочность и горючесть. Производимые из полимерных материалов активные угли характеризуются развитой системой микропор с диаметром (1-1,5)-10-9 м, более регулярной структурой, обеспечивающей определенное улучшение прочностных характеристик, и повышенной адсорбционной активностью при низких содержаниях целевых компонентов в очищаемых газах. Молекулярно-ситовые активные угли отличаются высокой однородностью микропористой структуры и обладают микропорами почти как размер молекул. Активированные углеродные волокна представляют собой изготовляемые из синтетических волокон микропористые адсорбенты в виде нетканых изделий, войлока, ткани. Наряду с высокой термохимической стойкостью и хорошими поглотительными и фильтрующими свойствами волокнистые углеродные адсорбенты ввиду весьма малых диаметров волокон характеризуются повышенными скоростями адсорбционно-десорбционных процессов.

Динамич активность углеродных адсорбентов (акт.угли, полукоксы) по SO2 при содержании его в газах 0,5% (об.) в интервале температур 50–100ОС находится в пределах 3–43 г/кг.

активные угли, характеризуются низкой активностью по НС1 при его малых содержаниях в подлежащих очистке газах.

большая активность по органическим веществам

28. Приемы десорбции поглощенных адсорбентами целевых компонентов.

Необходимость периодической регенерации насыщенных целевыми компонентами поглотителей предопределяет цикличность адсорбционных процессов. Среди операций (стадий), основной целью которых является восстановление сорбционной способности адсорбентов, ключевой является десорбция в связи с тем, что для ее проведения требуется от 40 до 70% общих затрат по адсорбционной газоочистке. Этот процесс ведут, используя в основном повышение температуры, вытеснение адсорбата лучше сорбирующимся веществом, снижение давления (в том числе создание вакуума) или комбинацию этих приемов. Термическую десорбцию реализуют, нагревая насыщенный адсорбент до определенной температуры, обеспечивающей приемлемую интенсивность процесса, прямым контактом с потоком водяного пара, горячего воздуха или инертного газа, либо проводя нагрев через стенку с подачей в аппарат некоторого количества отдувочного агента (обычно инертного газа). Температура 100-200°С для активных углей, силикагелей и алюмогелей; 200 до 400°С для десорбции примесей, поглощенных цеолитами. Вытеснительная десорбция(холодная)основана на различии сорбируемости целевого компонента и десорбента. Для десорбции поглощенных адсорбентом органических веществ можно использовать диоксид углерода, аммиак, воду, некоторые органические и другие вещества, способные обеспечить эффективное вытеснение целевого компонента и относительную простоту последующей их десорбции из адсорбента. Перспективно применение этого метода для цеолитов(у них повышенная адсорбционная активность к парам воды). Десорбция снижением давления: редуцирование давления в системе после насыщения поглотителя в проводимой под избыточным давлением стадии адсорбции или создание в ней разрежения при осуществлении стадии адсорбции под нормальным давлением. Вакуумная десорбция основана на перепаде давления между стадиями адсорбции и десорбции, нашел практическое воплощение в установках короткоцикловой безнагревной адсорбции для осушки воздуха и других газов. Энергозатратно.

Регенерация угля от SO2: термич. (нагрев до 400 H2S04+0,5С= SO2+Н2О+0,5СО2) и экстракц. способы(обраб. водой =>разб H2S04=>выпаривание).

Регенерация ионообм. материалов от SO2: 1 н р-р NaOH

29. Высокотемпературное обезвреживание газовых выбросов, содержащих пары органических соединений.

Методы прямого сжигания применяют для обезвреживания газов от легко окисляемых токсичных, а также дурно пахнущих примесей. основаны на сжигании горючих примесей в топках печей или факельных горелках. Минусы: дополнительный расход топлива при сжигании низкоконцентрированных газов; необходимость дополнительной абсорбционной или адсорбционной очистки газов после сжигания.Их преимуществами являются относительная простота аппаратурного оформления и универсальность использования, так как на работу термических нейтрализаторов мало влияет состав обрабатываемых газов. Газовые выбросы, содержащие горючие компоненты, сильно различаются для различных промышленных источников как по номенклатуре подлежащих устранению компонентов, так и по числу последних, а также по теплоте сгорания и объемам, составляющим от десятков до сотен тысяч м3/ч. Способы газоочистки, основанные на высокотемпературном сжигании горючих примесей, широко используют в лакокрасочных производствах, процессах получения ряда видов химической, электротехнической и электронной продукции, в пищевой индустрии, в типографском деле, при обезжиривании и окраске деталей и изделий и во многих других процессах. Суть этих способов заключается в окислении обезвреживаемых компонентов кислородом. Они применимы для обезвреживания практически любых паров и газов, продукты сжигания которых менее токсичны, чем исходные вещества. Прямое сжигание используют в тех случаях, когда концентрация горючих веществ в отходящих газах не выходит за пределы воспламенения. Процесс проводят в обычных или усовершенствованных топочных устройствах, в промышленных печах и топках котельных агрегатов, а также в открытых факелах. Принципиальные схемы термических нейтрализаторов для обезвреживания отходящих газов промышленности представлены на рис.156. Конструкция нейтрализатора должна обеспечивать необходимое время пребывания обрабатываемых газов в аппарате при температуре, гарантирующей возможность достижения заданной степени их обезвреживания (нейтрализации). Время пребывания обычно составляет 0,1-0,5 с (иногда до 1 с), рабочая температура в большинстве случаев ориентирована на нижний предел самовоспламенения обезвреживаемых газовых смесей и превосходит температуру воспламенения (табл. 1.7) на 100-150°С. В некоторых случаях отходящие газы со значительным содержанием горючих компонентов могут быть использованы как топливо. В качестве самостоятельного топлива могут сжигаться отходящие газы с теплотворной способностью 3,35-3,77 МДж/м3 и ниже, если они обладают повышенной температурой. Прямое сжигание газообразных отходов с использованием дополнительного топлива считают целесообразным в случаях, когда обезвреживаемые компоненты газовых выбросов могут обеспечить не менее 50% общего тепловыделения. Однако обычно содержание горючих примесей в отходящих газах значительно меньше нижнего предела воспламенения, что вызывает необходимость существенных затрат дополнительного топлива и утилизации тепла процесса сжигания прежде всего с целью сокращения этих затрат. Расход дополнительного топлива при сжигании таких газообразных отходов, нагретых до 50°С, составляет 25-40 кг условного топлива на 1000 м3 обрабатываемых газов.

Рис. 1-56 Схемы термических нейтрализаторов промышленных газовых отходов без теплообменника (д ) и с теплообменником (б).

30.Каталитическая очистка газов от органических веществ

Прис. в отходящих технологических газах и вентиляционных выбросах большого числа производств токсичные пары органических веществ в большинстве случаев подвергают деструктивной каталитической обработке. Катализаторы для таких процессов приготовляют на основе Cu, Cr, Co, Mn, Ni, Pt, палладия и других металлов. В отдельных случаях используют некоторые природные материалы (бокситы, цеолиты).

Среди катализаторов условно различают: цельнометаллические, представляющие собой металлы платиновой группы или неблагородные металлы, нанесенные на ленты, сетки, спирали или листы из нержавеющей стали; смешанные, включающие металлы платиновой группы и оксиды неблагородных металлов, нанесенные на оксид алюминия, нержавеющую сталь или другие металлы; керамические, состоящие из металлов платиновой группы или оксидов неблагородных металлов, нанесенных на керамическую основу в виде сот или решеток; насыпные, приготовляемые в виде гранул или таблеток различной формы из оксида алюминия с нанесенными на него металлами платиновой группы или оксидами неблагородных металлов, а также в виде зерен оксидов неблагородных металлов. Обычно нанесенные на металлические носители катализаторы имеют некоторые преимущества перед другими типами катализаторов. Они отличаются большими значениями термостабильности и периода эксплуатации около 1 года и более, высокими износостойкостью и прочностными характеристиками, развитой поверхностью и пониженной насыпной плотностью, их регенерация не представляет существенных трудностей. Более просты и дешевы в изготовлении катализаторы на основе керамики. Они также характеризуются низким гидравлическим сопротивлением, обладают, как правило, меньшей насыпной плотностью, сохраняют активность при обезвреживании запыленных потоков, однако являются менее термостабильными, чем цельнометаллические катализаторы. Наиболее активны среди них катализаторы, включающие платину и палладий.

Насыпные катализаторы наиболее часто имеют в качестве носителя активный оксид алюминия. Значительная величина его поверхности обусловливает возможность приготовления весьма высокоактивных (особенно при использовании платины) и термостойких катализаторов. Однако значительное гидравлическое сопротивление, невысокая механическая прочность и связанный с ней относительно короткий период эксплуатации (иногда до трех месяцев) представляют существенные недостатки этих катализаторов.

Типичной является схема установки каталитического обезвреживания отходящих газов в производстве клеенки, показанная на рис. 1-54. В газовых выбросах этих производств, поступающих из камер сушки клеенки, присутствуют пары керосина A00-1000 мг/м3), уайт-спирита (до 200 мг/м3) и ряда органических соединений. Отходящие из сушильного агрегата газы при 80-200°С вентилятором через брызгоотбойник подают в теплообменник для предварительного подогрева теплом конвертированных газов до 200-220°С, а затем в подогреватель, где их температуру увеличивают до 25 0-327°С за счет тепла дымовых газов, получаемых сжиганием газообразного топлива. Для сжигания используют кислород, содержащийся в очищаемых газах. Сжигание органических примесей до СО2, и Н2О проводят в реакторе на катализаторе. Конвертированные газы из реактора через теплообменник вентилятором возвращают в сушильный агрегат. С целью компенсации потерь кислорода и доведения температуры обезвреженных газов до уровня, соответствующего условиям сушки клеенки A20-170°С), перед поступлением в сушильный агрегат их разбавляют воздухом. Часть прошедших очистку газов сбрасывают в атмосферу. При использовании алюмоплатинового катализатора полная очистка при объемной скорости 40 тыс. ч-1 достигается при 290°С, более высокая температура C50°С) необходима для обеспечения того же эффекта при объемной скорости газа 60 тыс. ч-1. Более простыми по технологической компоновке являются схемы каталитического обезвреживания с незамкнутыми по соответствующим газовым потокам циклами. Каталитическая очистка газов от сероорганических соединений заключается в окислении или гидрировании последних в присутствии контактных масс при повышенных температурах. Каталитическое окисление производят кислородом с образованием кислородных соединений серы, очистка от которых представляет собой более легкую задачу.

Схема установки каталитического дожигания отходящих газов: 1-

сушильная камера; 2, 7 -вентиляторы; 3 — брызгоотбойник; 4 -теплообменник; 5-подогреватель; 6 – реактор

31. Классификация воды по видам использования

Вследствие антропогенного воздействия природная вода загрязняется различными веществами, что приводит к ухудшению ее качества. Под качеством воды понимают совокупность физических, химических, биологических и бактериологических показателей. Загрязнения, поступающие в водную среду; изменяют эти показатели. Вода часто служит для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах. В этом случае она не соприкасается с материальными подтоками и не загрязняется, а лишь нагревается. Средообразующую воду используют для растворения и образования пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов производства; промывающую — для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий; реакционную — в составе реагентов, а также при азеотропной отгонке и аналогичных процессах. Технологическая вода непосредственно контактирует с продуктами и изделиями.

Энергетическая вода потребляется для получения пара и нагревания оборудования, помещений, продуктов. В производстве образуются различные категории сточных вод. Сточная вода — это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на бытовые (БСВ), атмосферные (АСВ) и промышленные (ПСВ). Хозяйственно-бытовые воды — это стоки душевых, бань, прачечных, столовых, туалетов, от мытья полов и др. Они содержат примеси, из которых примерно 58% органических веществ и 42% минеральных. Атмосферные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков и стекающие с территорий предприятий. Они загрязняются органическими и минеральными веществами. Промышленные сточные воды представляют собой жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке органического и неорганического сырья. В технологических процессах источниками сточных вод являются: 1) воды, образующиеся при протекании химических реакций (они загрязнены исходными веществами и продуктами реакций); 2) воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах и выделяющиеся в процессах переработки; 3) промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования; 4) маточные водные растворы; 5) водные экстракты и абсорбенты; 6) воды охлаждения. Химические загрязнители воды: 1) биологически нестойкие органические соединения; 2) малотоксичные неорганические соли. 3) нефтегтродукты; 4) биогенные соединения; 5) вещества со специфическими токсичными свойствами, в том числе тяжелые металлы, биологически жесткие неразлагающиеся органические синтетические соединения.

Сточные воды многих производств, кроме растворимых неорганических и органических веществ, содержат коллоидные примеси, а также взвешенные грубодисперсные и мелкодисперсные примеси.

32. Классификация методов очистки промышленных сточных вод.

Для создания замкнутых систем водоснабжения промышленные сточные воды подвергаются очистке механическими, химическими, физико-химическими, биологическими и термическими методами до необходимого качества, зависящего от вида производства. Указанные методы очистки подразделяются на рекуперационные и деструктивные. Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных веществ. В деструктивных методах вещества, загрязняющие воды, подвергаются разрушению путем окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляются из воды в виде газов или осадков.

33.Показатели эффективности очистки сточных вод: понятия ПДК и ПДС, степень очистки, контроль биосферы...

ПДК – кол-во вредного в-ва в окр среде, отнесенное к м или V ее компонента, кот при постоянном контакте или воздействии за определенное время не оказывает влияние на здоровье чел-ка и не влияет на потомков. Хоз-пит, культ-быт, рыб-хоз. ПДКв-max С в-ва в воде, при кот в-во при поступлении в организм в течение всей жизни не оказ влияния и не ухудшает гигиенич усл-я водопользования.

ПДС-кол-во в-ва в 1 времени, сбрас в воду, кот с учетом наихудшего разбавления и вклада др источников не создает в контрольном створе С>ПДКрх.

34.Схемы оборотных и замкнутых систем водоснабжения.

Основным направлением уменьшения сброса сточных вод и загрязнения ими водоемов является создание замкнутых систем водного хозяйства.

Под замкнутой системой водного хозяйства промышленного предприятия понимается система, в которой вода используется в производстве многократно без очистки или после соответствующей обработки, исключающей образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем. Замкнутая система водного хозяйства территориально-промышленного комплекса включает использование поверхностных вод, очищенных промышленных и городских СВ на промышленных предприятиях, на земледельческих полях для орошения при выращивании сельскохозяйственных культур, для полива лесных угодий, для поддержания объема (уровня) воды водоемов, исключающих образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем. Свежая вода расходуется только для питьевых и хозяйственно-бытовых целей. Замкнутая система целесообразна, когда затраты на рекуперацию воды и веществ, выделенных из ее и переработанных до товарного продукта или вторичного сырья, ниже суммарных затрат на водоподготовку и очистку до показателей, позволяющих сбрасывать ее в водные объекты без загрязнения.

При оборотном водоснабжении следует предусмотреть необходимую очистку сточной воды, охлаждение оборотной воды, обработку и повторное использование сточной воды.

Оборотную воду в основном используют в теплообменной аппаратуре для отведения избыточного тепла. Она многократно нагревается до 40-45 °С и охлаждается в вентилируемых градирнях или брызгальных бассейнах. Значительная часть ее теряется в результате брызгоуноса и испарения. Кроме того, из-за неисправностей и неплотностей теплообменной аппаратуры она загрязняется до определенного предела. Для предотвращения инкрустации, коррозии, биологического обрастания часть оборотной воды выводят из системы (продувочная вода), добавляя свежую воду из источника или очищенные сточные воды. Основным требованием к воде, расходуемой на подпитку7 оборотных систем, является ограничение и карбонатной, и сульфатной жесткости. Ограничивается также содержание взвешенных веществ, которые тоже отлагаются на отдельных участках трубопроводов и теплообменной аппаратуры. При содержании в воде растворимых солей щелочных металлов и магния происходит коррозия материалов теплообменных систем, которая растет с температурой. Для предотвращения биологического обрастания аппаратов и сооружений в оборотной воде должно быть ограничено содержание органических веществ и соединений биогенных элементов (азота, фосфора), являющихся питательной средой для микроорганизмов. Необходимое количество воды для подпитки определяется из материального баланса оборотной системы:

35.Очистка сточных вод процеживанием. Схема и принцип действия решётки, расчёт её гидравлического сопротивления.

Перед более тонкой очисткой сточные воды процеживают через решетки и сита, которые устанавливают перед отстойниками с целью извлечения из них крупных примесей, которые могут засорить трубы и каналы. Решетки изготовляют из металлических стержней и устанавливают на пути движения сточных вод под углом 60-75°. Стержни могут иметь круглое или прямоугольное сечение. Стержни с круглым сечением имеют меньшее сопротивление, но быстрей засоряются, поэтому' чаще используют прямоугольные стержни, закругленные со стороны входа воды в решетку. Решетки очищают граблями. Ширина прозоров в решетке равна 16-19 мм. Скорость сточной воды между стержнями принимается равной 0,8-1 м/с. Потери напора h в решетке определяют по формуле:

36.Схема и принцип действия горизонтального отстойника.

1 — входной лоток, 2 — отстойная камера, 3 — выходной лоток, 4 — приямок;

Вода движется с одного конца отстойника к другому.

Глубина отстойников равна Н=1,5-4 м, длина 8-12 м, а ширина коридора 3-6 м. Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка. Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод свыше 15000 м3/сут. Эффективность отстаивания достигает 60%.В отстойнике каждая частица движется с потоком воды со скоростью W и под действием силы тяжести вниз — Wос. Таким образом, скорость перемещения каждой частицы будет представлять равнодействующую двух этих скоростей. В отстойнике успеют осесть только те частицы, траектория которых пересекает дно отстойника в пределах его длины. Горизонтальную скорость движения воды в отстойнике принимают не более 0,01 м/с. Продолжительность отстаивания 1-3 ч. Ответ 50%.

37. Схема и принцип действия вертикального отстойника.

Отстойник представляет собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуар с коническим днищем. Сточную воду подводят по центральной трубе. После поступления внутрь отстойника вода движется снизу вверх к желобу. Для лучшего ее распределения и предотвращения образования мути трубу делают с раструбом и распределительным щитом. Таким образом, осаждение происходит в восходящем потоке, скорость которого=0,5-0,6 .м/с. Высота зоны осаждения — 4-5 м. Каждая частица движется с водой вверх со скоростью v и под действием силы тяжести вниз Woc. Различные частицы будут занимать различное положение в отстойнике. При Woc > v будут быстро оседать, .при Wос< v — уноситься вверх. Эффективность осаждения вертикальных отстойников 40-50% (ниже на 10-20%, чем в горизонтальных).

1- циллиндрич. часть, 2 – центральная труба, 3 – сливной жзелоб, 4 – конич. часть.

Ответ 55%., т.к. скорость движения воды в отстойнике принимают не более 0,01 м/с.

38.Схема и принцип работы, размеры, производительность радиального отстойника.

1 — корпус, 2 — желоб, 3 — распределительное устройство, 4 — успокоительная камера, 5 — скребковый механизм.

Резервуар круглого сечения. CВ поступ. по трубе 3, движется в радиальном направлении от центра к периферии. Скорость воды ↓ При этом минимальная скорость наблюдается у периферии. Такие отстойники применяют при расходах сточных вод свыше 20 000 м3/сут. Глубина проточной части отстойника — 1,5-5 м, а отношение диаметра к глубине от 6 до 30. Обычно используют отстойники диаметром 16-60 м. Эффективность их осаждения составляет 60%.

39. Схема и принцип действия нефтеловушки.

Нефтеловушки:
a — горизонтальная: 1-корпус, 2-гидроэлеватор, 3-слой нефти, 4-нефтесборная труба, 5-нефтеудерживающая перегородка, 6-скребковый транспортер. 7 – приямок.
Предст. собой горизонт. камеру, раздел на несколько паралл. секций. СВ поступ в сточную камеру, нефть всплывает, ТВ. частицы осажд-ся. Всплывание нефти на поверхность воды происходит в отстойной камере. При помощи скребкового транспорта нефть подают к нефтесборным трубам, через которые она удаляется, а осадок – в приямок. Скорость движения воды в нефтеловушке изменяется в пределах 0,005-0,01 м/с. Для частичек нефти диаметром 80-100 мкм скорость всплывания равна 1-4 мм/с. При этом всплывает 96-98% нефти. Ширина секций 2-3 м, глубина отстаиваемого слоя воды 1,2-1,5 м; продолжительность отстаивания не менее 2 ч.

б — тонкослойная: 1-вывод очищенной воды, 2-нефтесборная труба, 3- перегородка, 4-плавающий пенопласт, 5-слой нефти, 6-ввод сточной воды, 7-секция из гофрированных пластин, 8-осадок
Это усовершенствованные конструкции горизонтальных нефтеловушек: меньшие габариты и более экономичны. Расстояние между полками равняется 50 мм, угол наклона полок 45О, время пребывания сточных вод в зоне отстаивания 2-4 мин, толщина слоя всплывающих нефтепродуктов 0,1 м; остаточное содержание их в воде 100 мг/л.

Wвс — скорость свободного всплывания; d — диаметр капли; ρ/ρл плотности сточной воды/нефти [легкой жидкости]; μ0 вязкость сточной воды; g — ускорение свободного падения.

40. Основы процесса фильтрования. Виды фильтрующих перегородок (материалы изготовления, поверхностные и глубинные). Скорость фильтрования vф (определение, связь с давлением ΔP). Как изменяется а) ΔP при vф=const и б) vф при ΔP=const в процессе фильтрования?

Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодиспергированных твердых или жидких веществ, удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение проводят при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу. Процесс идет под действием гидростатического давления столба жидкости, повыш давления над перегородкой или вакуума после перегородки. Выбор перегородок зависит от свойств сточной воды, температуры, давления фильтрования и конструкции фильтра. В качестве перегородки используют металлические перфорированные листы и сетки из нержавеющей стали, алюминия, никеля, меди, латуни и др., а также разнообразные тканевые перегородки (асбестовые, стеклянные, хлопчатобумажные, шерстяные, из искусственного и синтетического волокна).Для хим агрессивных св при повышенной температуре и значительных механических напряжениях наиболее пригодны металлические перегородки, изготовляемые из перфорированных листов, сеток и пластин, получаемых при спекании сплавов. По материалу, из которого изготовляют перегородки, их разделяют на органические и неорганические, по принципу действия — на поверхностные и глубинные, а по структуре — на гибкие и негибкие. Глубинные фильтровальные перегородки обычно применяют при осветлении суспензий с малой концентрацией твердой фазы, которая, проникая внутрь перегородки, задерживается в порах, оседает и адсорбируется. На поверхностных, фп проникания частиц в поры перегородки не происходит. Производ фильтра определяется скоростью фильтрования, т.е. объемом воды, прошедшей в единицу времени через единицу поверхности.

Скорость фильтрования определяют уравнением:

Уравнение фильтрования при постоянной разности давлений:

Уравнение фильтрования при постоянной скорости процесса:

где V — объем фильтрата за время τ, м3: F — поверхность фильтрования, м2: τ — продолжительность фильтрования, с; ΔР — перепад давления. Па; μ — динамическая вязкость фильтрата. Па·с; Rос и Rф.п. — сопротивление осадка и фильтровальной перегородки соответственно, м –1; r0 — удельное сопротивление осадка, м –2: х0 — отношение объема осадка к объему фильтрата.

Фильтровальные перегородки, задерживающие частицы, должны обладать минимальным гидравлическим сопротивлением, достаточной механической прочностью и гибкостью, химической стойкостью и не должны набухать и разрушаться при заданных условиях фильтрования. По материалу, из которого изготовляют перегодки, их разделяют на органические и неорганические, по принципу действия — на поверхностные и глубинные, а по структуре — на гибкие и негибкие.

Глубинные фильтровальные перегородки обычно применяют при осветлении суспензий с малой концентрацией твердой фазы, которая, проникая внутрь перегородки, задерживается в порах, оседает и адсорбируется. На поверхностных, фильтровальных перегородках проникания частиц в поры перегородки не происходит.

Процесс фильтрования проводят с образованием осадка на поверхности фильтрующей перегородки или с закупоркой пор фильтрующей перегородки.

Осадки, которые образуются в процессе фильтрования, могут быть сжимаемыми и несжимаемыми. Сжимаемые осадки характеризуются уменьшением порозности вследствие уплотнения и увеличением сопротивления с ростом перепада давлений. У несжимаемых осадков порозность и сопротивление потоку- жидкости в процессе фильтрования остаются постоянными. К таким осадкам относят вещества минерального происхождения (песок, мел, сода и др.) с размером частиц > 100 мкм. Производительность фильтра определяется скоростью фильтрования, т.е. объемом воды, прошедшей в единицу времени через единицу поверхности.

Фильтрование в 2=х основных режимах:

Δp=const, => Roc↑=>Vф↓

Vф=const=> Roc↑=> Δp↑

Фильтры подразделяют по различным признакам: по характеру протекания процесса — периодические и непрерывные, по виду процесса — для разделения, сгущения и осветления; по давлению при фильтровании — под вакуумом (до 0,085 МПа), под давлением (от 0,3 до 1,5 МПа) или при гидростатическом давлении столба жидкости (до 0.05 МПа); по направлению фильтрования — вниз, вверх или вбок; по конструктивным признакам; по способу съема осадка, наличию промывки и обезвоживания осадка, по форме и положению поверхности фильтрования.

41. Очистка сточных вод в барабанных вакуум-фильтрах – схема и принцип действия аппарата.

Для разделения труднофильтруемых суспензий разработаны непрерывные высокопроизводительные барабанные вакуум-фильтры со сходящим полотном и поверхностью фильтрования до 40 м2

1 — фильтровальная ткань; 2,5,7 — ролики; 3 — нож; 4 — сопло для подачи промывной воды, 6 — лоток для удаления промывной жидкости; 8 — корыто

При вращении барабана жидкая фаза через фильтров. ткань поступает в его внутреннюю полость под действием вакуума, а через распределительное устройство выводятся из барабана. Твердая фаза собирается на поверхности полотна, от которого отделяется ножом. Регенерация ткани производится промывной жидкостью, подаваемой под давлением через систему насадок. Барабанные вакуум фильтры используют для разделения суспензий, быстро образующих осадок.

Технико-экономические показатели:

Начальная концентрация суспензий, %(об):
до 0.5 — не используется (неудовлетворительные показатели)
до 1 — не используется (неудовлетворительные показатели)
до 1.5 — высокие и хорошие показатели

Возможность получения чистого фильтрата:
удовлетворительные показатели

Возможность промывки:
высокие показатели

Возможность изготовления из кислотной стали:
высокие показатели

42. Схема и принцип действия однослойного скоростного фильтра периодического действия. Чем от него отличается многослойный фильтр?

Скоростные фильтры могут быть двух типов: однослойные и многослойные. У однослойных фильтров фильтрующий слой состоит из одного и того же материала, у многослойных — из различных материалов. Схема одного из скоростных фильтров:

1 — корпус, 2 — система удаления промывных вод, 3 — система подачи сточных вод, 4 — система подачи промывных вод, 5 — пористый дренаж, 6 — фильтрующий материал;

Сточную воду подают сверху вниз внутрь фильтра, где она проходит через фильтрующий материал и дренаж и удаляется из фильтра. После засорения фильтрующего материала проводят промывку подачей промывных вод снизу вверх. Дренажное устройство выполняют из пористобетонных сборных плит. На нем размещают фильтрующий материал (в 2-4 слоя) одного гранулометрического состава. Общая высота слоя загрузки равняется 1,5-2 м. Скорость фильтрования принимается равной 12-20 м/ч. В многослойных скоростных фильтрах фильтрующий слой состоит из зерен разных материалов. Например, из слоя антрацита и песка. Верхние слои имеют зерна большего размера, чем нижние. Конструкция этих фильтров мало отличается от конструкции однослойных. Они имеют более высокую производительность и большую продолжительность фильтрования.

43. Очистка сточных вод от нефти в фильтрах с пенополиуретановым слоем – схема и принцип действия аппарата.

При фильтровании эмульсий более благоприятен материал с гидрофобной поверхностью, т.к. на пов=то гидрофильн мат-ла имеется гидратная оболочка, кот. препятствует улавливанию эмульсий. Для удаления нефтепродуктов и масел (эмульгированных примесей) могут быть использованы фильтры с загрузкой из пенополиуретана. Схема фильтра:

1 — слой пенополиуретана, 2 — камера, 3 — элеватор, 4 — направляющие ролики, 5 — лента, 6 — ороситель, 7 — отжимные ролики, 8 — емкость для регенерата, 9 — решетчатая перегородка

Высота слоя материала 2-2,5 м, размер кусков пенополиуретана 5-10 мм. Скорость фильтрования до 25 м/ч. Такие фильтры могут быть использованы при концентрации масел в исходной сточной воде до 1000 мг/л. Сточная вода, подаваемая сверху, проходит через слои материала, освобождаясь от частичек масла. После насыщения материала маслом проводят его регенерацию трехкратным механическим отжатием с промывкой водой. Материал подают на ленту элеватором и пропускают через отжимные ролики.

44. Очистка сточных вод в напорных гидроциклонах (схема и принцип действия). От каких факторов зависит эффективность очистки воды в этих аппаратах?

Напорные гидроциклоны применяют для осаждения твердых примесей. Гидроциклоны просты по устройству; компактны, их легко обслуживать, отличаются высокой производительностью и небольшой стоимостью. Из напорных гидроциклонов наибольшее распространение получил аппарат конической формы:

Св тангенциально подают внутрь гидроциклона. При вращении ж под действием центробежной силы внутри гидроциклона образуется ряд потоков. Ж, войдя в цилиндрическую часть, приобретает вращат движение и движется около стенок по винтовой спирали вниз к сливу. Часть ее с крупными частицами удаляется из гидроциклона. Другая часть (осветленная) поворачивает и движется вверх около оси гидроциклона. Кроме того, возникают радиальные и замкнутые циркуляционные токи. В центре образуется воздушный столб, давление которого меньше атмосферного. Он оказывает влияние на эффективность гидроциклонов. При уменьшении вязкости сточной воды скорость осаждения частиц в поле центробежных сил увеличивается. С ростом плотности жидкости снижается скорость движения в центробежном поле частиц тяжелее воды и увеличивается скорость частиц легче воды. Скорость осаждения пропорциональна квадрату скорости вращения частиц. Эту величину в первом приближении можно считать равной скорости воды на входе в аппарат. Скорость воды на входе м ↑ при ↓ площади сечения входного патрубка или ↑ расхода жидкости. Однако это можно делать до определенного предела, так как при увеличении расхода воды снижается время пребывания ее в гидроциклоне, а при уменьшении сечения патрубка возрастает турбулентное перемешивание, которое отрицательно сказывается на скорости осаждения частиц. Турболентное перемешивание ↓ изменением конструкции гидроциклона. Для этой цели уменьшают сечение рабочей струи, ↓ D входного патрубка, а для сохранения производительности и скорости жидкости на входе в гидроциклон увеличивают число патрубков. Форма патрубка д иметь плавное сужение. Гидроциклоны малого D объединяют в общий комплекс, в кот. они работают параллельно – батарею.

Общ. эффект. 70%, высота=D=100-700мм, конусность 10-20º
45. Схема и принцип действия открытого гидроциклона (без внутренних устройств). Определить производительность гидроциклона диаметром 1,5 м для очистки воды от твердых частиц с гидравлической крупностью 7,5 мм/с (К=0,61).

1 — корпус, 2 — сливной патрубок, 3 — кольцевой лоток, 4 — кольцевая стенка, 5 — входной патрубок, 6 —патрубок для удаления осадка

Для очистки воды от крупных примесей, гидравлич. крупность. до 5 мм/с (скорость оседания) Большая производ-ть по сравнению с напорными и меньшее гидравлич. сопротивление. Сточная вода тангенсально вводится в корпус 1, закручивается и движется по спирали вверх. Дойдя до стенки 4, она разделяется на два потока: очищенная вода проходит в лоток 3 и удаляется через парубок 2, а частицы сползают по стенкам вниз и удаляются через патрубок 6. Устройство 4 служит также для сбора всплывающих примесей.

Для решения задачи:

Q = 0.785·D2·q, K=0,61 – коэф, тк. без внутр. устр-в

q = K · 3600 · Wос ;;Wос — гидравлическая крупность

Q = 0.785 · 1.52 · 0.61 · 3600 · 7.5 · 10–3 = 29.09 м3/ч

Проверка размерности:

Q = [б/р] · [м2] · [б/р] · 3600 · [мм / с] · 10–3= [м2] · [c] · [м / ч] = [м3/ ч]

46. Выбрать конструкцию открытого гидроциклона для очистки сточной воды с гидравлической крупностью 0,1 мм/с. Начертить схему гидроциклона и объяснить принцип работы.

Два вида открытых гидроциклона: с внутренними устройствами и без внутренних устройств. Без внутренних устройств годится только для сточных вод с гидравлической крупностью Woc > 5 мм / с. С внутренними устройствами Woc < 0.2 мм / с — то что нам нужно.

1 — корпус, 2 — внутренний цилиндр, 3 — кольцевой лоток,

4 — диафрагма;

Сточную воду тангенциально подают в пространство, ограниченное внутренним цилиндром 2. Поток по спирали движется вверх. Дойдя до верха цилиндра, он разделяется на два потока. Один из них (осветленная вода) движется к центральному отверстию диафрагмы 4 и, пройдя ее, попадает в лоток 3. Другой поток, со взвешенными частицами, направляется в пространство между стенками корпуса 1 и внутреннего цилиндра 2 и поступает в коническую его часть.

Эффективность 70-80%
47. Нейтрализация

Сточные воды, содержащие минеральные кислоты или щелочи,

перед сбросом их в водоемы или перед использованием в технологических процессах нейтрализуют. Практически нейтральными считаются воды, имеющие рН = 6,5-8,5.

Нейтрализация смешиванием. Этот метод применяют, если на одном предприятии или на соседних предприятиях имеются кислые и щелочные воды, не загрязненные другими компонентами. Кислые и щелочные воды смешивают в емкости (рис. П-54) с мешалкой и без мешалки. В последнем случае перемешивание ведут воздухом при его скорости в линии подачи 20-40 м/с. При переменной концентрации сточных вод в схеме предусматривают установку усреднителя или обеспечивают автоматическое регулирование подачи в камеру смешивания. Расчет соотношения сточных вод, направляемых в камеру смешения, проводят по стехиометрическим уравнениям.

Рис. П-54 Нейтрализатор смешения.

Нейтрализация путем добавления реагентов. Для нейтрализации кислых вод могут быть использованы: NaOH, КОН, NaoC03, NH4OH (аммиачная вода), СаСО3, MgCO3, доломит (СаСО3 MgCO3), цемент. Однако наиболее дешевым реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием активной извести Са(ОН) 5-10%. Соду и гидроксид натрия следует использовать, если они являются отходами производства. Иногда для нейтрализации применяют различные отходы производства. Например, шлаки сталеплавильного, феррохромового и доменного производств используют для нейтрализации вод, содержащих серную кислоту. Реагенты выбирают в зависимости от состава и концентрации кислой сточной воды. При этом учитывают, будет ли в процессе образовываться осадок или нет. Различают три вида кислотосодержащих сточных вод: 1) воды, содержащие слабые кислоты (Н2СО3, СН3СООН); 2) воды, содержащие сильные кислоты (НС1, HNO3). Для их нейтрализации может быть использован любой названный выше реагент. Соли этих кислот хорошо растворимы в воде; 3) воды, содержащие серную и сернистую кислоты. Кальциевые соли этих кислот плохо растворимы в воде и выпадают в осадок. Известь для нейтрализации вводят в сточную воду в виде гидроксида кальция (известкового молока; "мокрое дозирование") или в виде сухого порошка ("сухое" дозирование). Схема установки для нейтрализации кислых вод известковым молоком показана на рис. И-56. Для гашения извести используют шаровые мельницы мокрого помола, в которых одновременно происходят тонкое измельчение и гашение. Для смешения сточных вод с известковым молоком применяют гидравлические смесители различных типов: дырчатые, перегородчатые, вихревые, с механическими мешалками или барботажные с расходом воздуха 5-10 м3/ч на 1 м2 свободной поверхности.

При нейтрализации сточных вод, содержащих серную кислоту; известковым молоком в осадок выпадает гипс CaSO4 2H2O. Растворимость гипса мало меняется с температурой. При перемещении таких растворов происходит отложение гипса на стенках трубопроводов и их забивка. Для устранения забивки трубопровода необходимо промывать их чистой водой или добавлять в сточные воды специальные умягчители, например гексаметафосфат. Увеличение скорости движения нейтрализованных вод способствует уменьшению отложений гипса на стенках трубопровода. Для нейтрализации щелочных сточных вод используют различные кислоты или кислые газы.

Нейтрализация кислыми газами. Для нейтрализации щелочных сточных вод в последнее время начинают использовать отходящие газы, содержащие СО2, SO2, NO2, N2O3 и др. Применение кислых газов позволяет не только нейтрализовать сточные воды, но и одновременно производить высокоэффективную очистку самих газов от вредных компонентов. Использование для нейтрализации щелочных сточных вод СО2 имеет ряд преимуществ по сравнению с применением серной или соляной кислот, позволяет резко снизить стоимость процесса нейтрализации. Вследствие плохой растворимости СО2 уменьшается опасность переокисления нейтрализованных растворов.

Образующиеся карбонаты находят большее применение по сравнению с сульфатами или хлоридами, кроме того коррозионные и токсичные воздействия СО32~ ионов в воде меньше, чем ионов SO4 и С13.

Процесс нейтрализации может быть проведен в реакторах с мешалкой (рис. П-57), в распылительных, пленочных и тарельчатых колоннах.

Дымовые газы вентилятором подают в кольцевое пространство вокруг вала мешалки и распределяют мешалкой в виде тзырьков и струй в сточной воде, поступающей внутрь реактора. Благодаря большой поверхности контакта между водой и газами происходит быстрая нейтрализация сточной воды. Присутствие в газах SO2 способствует нейтрализации щелочных сточных вод. При проведении процесса в тарельчатых колоннах степень нейтрализации увеличивается с ростом скорости газа и уменьшением плотности орошения. Нейтрализация щелочных вод дымовыми газами использована в ряде производств, в том числе и в асбестоцементном производстве. Сточные воды этих производств имеют рН = 12-13 («80 мг-экв/л). Щелочность воды обусловлена постоянным выщелачиванием в нее гидроксида кальция. Нейтрализацию проводили диоксидом углерода дымовых газов E-6 % СО2) в тарельчатом абсорбере. Особенностью нейтрализации дымовыми газами сточных вод асбестоцементного предприятия является образование карбоната кальция, который может находиться в состоянии пересыщения и отлагается на внутренней поверхности оборудования.

В смесителе протекают следующие реакции:

ОН + НСО3=Н2О + СО3,

Са2+ СО3=СаСО3

Рис П-56. Схема установки

нейтрализации кислых сточных вод гидроксидом кальция (известковым молоком)1 — усреднитель, 2 — аппарат для гашения извести (СаО); 3 — растворные баки; 4 — дозаторы; 5 — нейтрализаторы; 6 — отстойник

Рис.II-57- Нейтрализатор щелочных сточных вод дымовыми газами

48. Окисление хлором.

Хлор и вещества, содержащие "активный" хлор, являются наиболее распространенными окислителями. Их используют для очистки сточных вод от сероводорода, гидросульфида, метилсернистых соединений, фенолов, цианидов и др. При введении хлора в воду образуются хлорноватистая [оксохлорат (I) водорода] и соляная (хлороводородная) кислоты: С12+Н2О = НОС1 + НС1

Далее происходит диссоциация хлорноватистой кислоты, степень которой зависит от рН среды. При рН = 4 молекулярный хлор практически отсутствует: HOCI=H+ОCl

Сумма С12 + НОС1 + ОС1 называется свободным "активным" хлором.

В присутствии аммонийных соединений в воде образуется хлорноватистая кислота, хлорамин NH2C1 и дихлорамин NHCL,. Хлор в виде хлорамина называется связанным "активным" хлором. Процесс хлорирования проводят в хлораторах периодического и непрерывного действия, напорных и вакуумных. Принципиальная схема очистки вод хлорированием показана на рис. П-59. Хлорирование проводится в емкости, включенной в систему циркуляции. В инжекторе газообразный хлор захватывается сточной водой,

циркулирующей в системе до тех пор, пока не будет достигнута заданная степень окисления, после чего вода выводится для использования. При обезвреживании вод от цианидов процесс проводят в щелочной среде (рН = 9). Цианиды можно окислить до элементного азота и диоксида углерода по уравнениям: CN- + 2ОН- + C12=CNO- + 2С1- + Н2О,

2CNO- + 4ОН- + ЗС12-=СО2 + 6С + N2+ 2Н2О

Источниками "активного" хлора могут быть также хлорат кальция, гипохлориты, хлораты, диоксид хлора. Хлорат кальция (хлорную известь) получают при взаимодействии: Са(ОН)+С12 = СаОС12+Н2О.

Гипохлорит (оксохлорат) натрия образуется при протекании газообразного хлора через раствор щелочи: С12 + 2NaOH = NaCIO + NaCl.

Гипохлорит кальция приготовляют хлорированием гидроксида кальция при температуре 25~30°С:

Са(ОН) + 2С12 = Са(СЮ) + СаС12 + 2Н2О.

Промышленность выпускает двухосновную соль Са(С1О2)•2Са(ОН)2Н2О.

Сильным окислителем является хлорат натрия NaC1О2 который

разлагается с выделением СlO2. Диоксид хлора — зеленовато-желтый ядовитый газ, обладающий более интенсивным запахом, чем хлор. Для его получения проводят следующие реакции:

2NaC1O2 + Сl2=2СlO2 + 2NaCl,

5NaClO2 + 4HCl=5NaCl + 4С1О2 + 2Н2О.

При окислении цианидов "активным" хлором процесс можно проводить в одну ступень до получения цианатов:

CN + OCl = CNO + Cl.

49. Окисление пероксидом водорода.

Пероксид водорода является бесцветной жидкостью, в любых соотношениях смешивается с водой. Она может быть использована для окисления нитритов, альдегидов, фенолов, цианидов, серосодержащих отходов, активных красителей. Промышленность выпускает 85-95%-ный пероксид водорода и пергидроль, содержащий 30% Н2О2. Пероксид водорода токсичен. ПДК в воде составляет 0,1 мг/л. Пероксид водорода в кислой и щелочной средах разлагается по следующим схемам:

2Н+ Н2О2 + 2е=2Н2О, 2ОН- + Н2О2 + 2е=2Н2О + 2О.

В кислой среде более отчетливо выражена окислительная функция, а в щелочной — восстановительная. В кислой среде пероксид водорода переводит соли двухвалентного железа в соли трехвалентного, азотистую кислоту — в азотную, сульфиды — в сульфаты. Цианиды в цианаты окисляются в щелочной среде (рН = 9-12). В разбавленных растворах процесс окисления органических веществ протекает медленно, поэтому используют катализаторы —ионы металлов переменной валентности (Fe2+, Cu2+, Mn2+, Со2+, Cr2+, Ag+). Например, процесс окисления пероксидом водорода с солью железа протекает весьма эффективно при рН = 3-4,5. Продуктами окисления являются муконовая и малеиновая кислоты.

В процессах водообработки используют не только окислительные, но и восстановительные свойства пероксида водорода. В нейтральной и слабощелочной средах он легко взаимодействует с хлором и гипохлоритами, переводя их в хлориды:

Н2О2 + С12 = O2 +2НС1

NaC1O + Н2О2= NaC1 + O2+H2O

Эти реакции используют при дехлорировании воды. Избыток пероксида водорода можно удалять, обрабатывая его диоксидом марганца:

МпО2 + Н2О2 + 2НС1=МпС12 + 2Н2О + .

50. Озонирование. Окисление озоном позволяет одновременно обеспечить обесцвечивание воды, устранение привкусов и запахов и обеззараживание. Озонированием можно очищать сточные воды от фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, соединений мышьяка, ПАВ, цианидов, красителей, канцерогенных ароматических углеводородов, пестицидов и др.

Обеззараживающее действие озона основано на высокой окислительной способности, обусловленной легкостью отдачи им активного атома кислорода (О3 = О2 + О). Озон окисляет все металлы, кроме золота, превращая их в оксиды. При обработке воды озоном происходит разложение органических веществ и обеззараживание воды. Небольшое содержание кислот и нейтральных солей увеличивает растворимость озона. Присутствие щелочей снижает растворимость О3. Окисление веществ может быть прямое и непрямое, а также может осуществляться катализом и озонолизом. Примером прямых реакций может служить окисление ряда органических и минеральных веществ (Fe2+, Mn2+), которые после озонирования осаждаются в форме нерастворимых гидроксидов или переводятся в диоксиды и перманганаты. Непрямое окисление — окисление радикалами, например, группой ОН и другими, образующимися в результате перехода озона из газовой фазы в жидкость и его саморазложения. Интенсивность непрямого окисления прямо пропорциональна количеству разложившегося озона и обратно пропорциональна концентрации присутствующих в воде загрязнителей.

Озонолиз представляет собой процесс фиксации озона на двойной или тройной углеродной связи с последующим ее разрывом и образованием озонидов, которые, как и озон, являются нестойкими соединениями и быстро разлагаются:

Катализ — каталитическое воздействие озонирования заключается в усилении им окисляющей способности кислорода, который и присутствует в озонированном воздухе. Озон получают из кислорода воздуха под действием электрического разряда в генераторах. Перед подачей воздуха или чистого кислорода в генератор его предварительно осушают, так как с увеличением влажности воздуха выход озона уменьшается.

Рис. П-61. Схемы установок для очистки сточных вод озоном: a — одноступенчатая: 1 — смеситель, 2 — насос, 3 — реактор, 4 — сборник, 5 — озонаторная установка, 6 — блок очистки отходящих газов; б — двухступенчатая с предварительным озонированием: 1,2 — реакторы.

51. Очистка сточных вод от соединений хрома (6+) восстановлением с последующим осаждением. Применяемые восстановители и осадители, уравнения и условия реакций.

Метод основан на восстановлении его до трехвалентного с последующим осаждением в виде гидроксида в щелочной среде. В качестве восстановителей мопт быть использованы активный уголь, сульфат железа (закисного), бисульфат натрия, водород, диоксид серы, отходы органических веществ (например, газетная бумага), пиритный огарок и др. На практике для восстановления наиболее часто используют растворы гидросульфита (бисульфита) натрия: 4Н2СrO4 + 6NaHSO3 + 3H2SO4-+ 2Cr2(SO4) + 3Na2SO4 + 10H2O

Реакция протекает быстро при рН = 3-4 и избытке серной кислоты. Для осаждения трехвалентного хрома применяют щелочные реагенты Са(ОН)2, NaOH и др. (оптимальное значение рН для осаждения 8-9,5):

Сг3+ + 3ОН = Сr(ОН)3

Очистку проводят на установках периодического или непрерывного действия. Хорошие результаты получаются при использовании в качестве восстановителя сульфата железа FeSO4. Процесс м проводить как в кислой, так и в щелочной среде:

2CrO3 + 6FeSO4 + 6H2SO4 = 3Fe2(SO4) + Cr2(SO4) + 6Н2O

2CrO3 + 6FeSO4 + 6Са(ОН)2+ 6H20= 2Cr(OH)3+6Fe(OH)3+6CaSO4.

Расход FeSO4 зависит от рН среды и концентрации хрома. Наиболее благоприятные условия проведения процесса: температура 20 °С, рН = 7 и расход FeSO4 в 1,3 раза больше стехиометрического. Восстановление диоксидом серы происходит по схеме:

SO2 + H2O=H2SO3, 2CrO3 + 3H2SO3=Cr2(SO4)3 + 3H2O.

В присутствии соды в сточных водах хром полностью удаляется из них:

6Na2CrO4 + SO2 + Na2CO3+nH2O=Cr2O3*nH2O+ 3Na2SO4 + CO2.

Процесс восстановления проводят при 90°С. После отделения осадка фильтрованием в сточных водах остается только сульфат натрия. Осадок прокаливают при высокой температуре с целью получения стандартного оксида хрома.

Схемы непрерывного действия- 1 — усреднитель (10-20 мин), 2 — смеситель (pH д.б. 2,5-3, потом ↑ доб. Са(ОН)2 до 8-9, продолжит-ть обезвреживания 30 мин), 3 - емкость для нейтрализации и отстаивания. Осадок выпадает медленно, трудно уплотняется и обезвреж-ся. Для ускорения осаждения доб. полиакриламид.

52. Очистка от соединений ртути.

Сточные воды, загрязненные ртутью и ее соединениями, образуются при производстве хлора и едкого натра, в других процессах электролиза с использованием ртутных электродов, на ртутных заводах, в некоторых гальванических производствах, при изготовлении красителей, углеводородов, на предприятиях, испол. ртуть как катализатор.

В производственных сточных водах может присутствовать металлическая ртуть, неорганические и органические ее соединения. Неорганические соединения ртути: оксид — HgO. хлорид (сулема) — HgCl2, сульфат — HgSO4, сульфид (киноварь) — HgS, нитрат — Hg(NO3), цианид — Hg(CN)2, тиоцианат — Hg(NCS). В неорг соединениях токсичны, главным образом, ионы Hg2+, поэтому наиболее опасны хорошо растворимые и легко диссоциирующие соли.

Органические соединения ртути применяют при консервирова нии древесины, при синтезе металлоорганических соединений, как ядохимикаты, для защиты пластических материалов, бумажной массы и текстиля, казеиновых клеев от плесневых грибков. Органические соединения ртути весьма токсичны и отличаются от неорганических солей тем, что не дают реакции на ионы Hg. В водоемах ртуть под влиянием органических соединений, содержащихся в природных водах, превращается в сильнотоксичные соединения. Предельно допустимая концентрация ртути в водоемах равна 0.005 мг/л

В процессе очистки неорганические соединения ртути восстанавливают до металлической Hg, которую отделяют от воды отстаиванием, фильтрованием или флотацией. Органические соединения ртути сначала окисляют с разрушением соединения, затем катионы ртути восстанавливают до металлической ртути. Для восстановления ртути и ее соединений предложено применять сульфид железа, боргидрид натрия, гидросульфит натрия, гидразин, железный порошок, сероводород, алюминиевую пудру и др.

Металлическая Hg м б удалена из сточных вод в процессах отстаивания или фильтрования. Частицы, прошедшие с фильтром или не успевшие осесть, окисляют хлором или NaOCl до HgCl2. Затем воду обрабатывают восстановителем (NaHSO4 или Na2S03) для их удаления и связывания остатков свободного хлора. Ртуть осаждают сульфидом натрия с последующим коагулированием образующегося сульфида ртути хлоридом железа. Очистка м б осуществлена смешанной солью — сульфидом железа и сульфатом бария. Для выделения из сточных вод ртути используют методы восстановления: сульфидом железа, гидросульфидом натрия, гидразином, железным порошком, газообразным сероводородом и др. Широко изучаются сорбционные методы очистки от ртути. Весьма эффект является ионный обмен с винилпиридиновыми сорбентами, емкость которых доходит до 40%. Наиболее распространенным способом удаления растворимых в воде соединений ртути является перевод их в труднорастворимый сульфид ртути и осаждение его.

Произведение растворимости HgS в воде равно 1,6×, что отвечает остаточной концентрации в растворе, равной 2,5×мг/л. Для осаждения Hg в сточные воды сначала добавляют сульфид натрия, гидросульфид натрия или сероводород. Затем обрабатывают воду хлоридами натрия, калия, магния, кальция или сульфитом магния в количестве 0,1 г/л. В этих условиях сульфид ртути осаждается в виде гранул. Для удаления тонкодисперсных коллоидных частичек сульфида ртути целесообразно добавлять коагулянты Al2(S04)318H2О, FeSO4×7H2O.

Осадок сульфида ртути отделяют от сточных вод на вакуум-фильтрах или фильтр-прессах. Отделение HgS до остаточной концентрации 0,001 мг/л можно обеспечить и на угольных фильтрах. Отработанный уголь, сод сульфид ртути, сжигают в печи или подвергают обработке для рекуперации Hg. Для удаления из растворов соединений Hg м использовать и свежеосажденный сульфид железа, который при взаимодействии ионов S2‾ с FeS04×7H20 или FeCl3×6H2O. Для очистки может быть применена и смесь сульфида железа с сульфатом бария при избытке сульфида железа. Растворенные неорг соед Hg м восстанавливать до металлической ртути с последующим отделением из воды.

Кроме методов осаждения для очистки сточных вод от неорганических соединений ртути могут быть использованы и сорбционные методы.

Изучен процесс образования амальгамы ртути в электрическом поле. Способ пригоден для очистки сточных вод; содержащих от 0,01 до 100 мг/л соединений ртути. В этом процессе сточная вода фильтруется через слой стеклянных шаров, покрытых медью или цинком. Шары являются катодом, а наружный корпус аппарата — анодом. При регенерации фильтрующей загрузки производят переполюсовку электродов.

Органические соединения ртути сначала разрушают окислением, например, газообразным хлором. После удаления избытка хлора катионы ртути восстанавливают до металлической или переводят в труднорастворимые сульфиды с последующим удалением осадка.

53. Химическая очистка сточных вод от соединений свинца с использованием 1) оснований; 2) карбонатов; 3) сульфидов. Уравнения и условия реакций. (ПДКв=0,1)
Находящиеся в растворе катионы свинца переводят в осадок в виде одного из трех труднорастворимых соединений:

+ 2OH -=Pb(OH)2↓

2+ 2ОН- + =(РЬОН)2СО3↓,

Pb2+ + =PbC03↓

Началу выпадения в осадок гидроксида свинца соответствует рН = 6,0. Произведение его растворимости равно 1,1× , карбоната свинца — 1,0×. Основной карбонат свинца в воде нерастворим. Приведенные данные показывают, что для очистки от свинца применимы все три метода. Наиболее дешевым из них является получение карбоната свинца с использованием в качестве реагента-осадителя известняка, мела, мрамора. Ввиду того, что они являются твер- дыми минеральными породами, их можно применять в качестве загрузки фильтров, через которые профильтровывают очищаемые стоки. Следует отметить, что при увеличении рН>7 эффект очистки от ионов свинца значительно повышается вследствие появления гидроксид-ионов наряду с карбонат-ионами и образования гидроксид-карбоната свинца. Наибольшая степень очистки достигается при рН = 9,5. Обычно фильтры загружают материалами в виде кусков диаметром 10-80 мм. Скорость фильтрации воды принимают равной 5 м/ч. При высоте слоя доломита на фильтре 1 м степень очистки сточных вод от РЬ2+ составляет 90%. Технология очистки известковым молоком сводится к введению его в сточную воду в необходимом количестве и отделению выпавшего осадка.

произведение растворимости PbS = 6,0·10^-26 при 293 К.

Осаждением из водного раствора Рb2+ сероводородом или какими-либо другими сульфидами:

Сульфид свинца можно также получить из свинец-органических веществ, при взаимодействии с органическими соединениями серы (меркаптанов, тиофенов и др.):

54.Химическая очистка сточных вод от соединений меди и цинка (ПДКв Cu -0,1мг/л, Zn – 1,0)

При обработке кислых вод оксидом кальция и гидроксидом натрия ионы указанных тяжелых металлов, содержащиеся в стоках, связываются в труднорастворимые соединения. Состав солей зависит от рН среды. Так, при рН = 7 осаждается гидроксид-сульфат цинка состава ZnSO4×3Zn(OH)2, а при повышении рН до 8,8 составу осадка соответствует формула ZnSO4×5Zn(OH)2, В сильнощелочной среде твердая фаза представляет собой, в основном, гидроксид. При обработке стоков, содержащих соли цинка, гидроксидом натрия дозирование реагента необходимо проводить при строгом контроле за рН обрабатываемого стока с тем, чтобы не создать условий для растворения амфотерных гидроксидов. Выделение катионов Zn2+ щелочами основано на переводе их в труднорастворимый гидроксид цинка: Zn2+ + 2 OH -=Zn(OH)2↓ Произведение растворимости гидроксида цинка составляет 7,1 10~18; началу выпадения в осадок соответствует рН = 5,4. При рН = 10,5 начинается растворение амфотерных гидроксидов цинка, а при достижении рН = 12 происходит образование комплекса: Zn(OH) + 2OH=[Zn(OH)4]

Исходя из этого, очистку следует проводить при рН = 8-9. При действии соды на сточные воды, содержащие соли цинка, образуются гидроксокарбонаты:

2ZnCl2 + 2Na2CO3 + H2O=4NaCl + СО2 + (ZnOH2)2CO3↓

При значених рН от 7 до 9,5 образуется основной карбонат состава 2ZnCO3× 3Zn(OH)2, начиная с рН = 10, доля гидроксида возрастает.

Хотя осаждение основных карбонатов начинается при более низких знач рН, чем соответствующих гидроксидов, расход соды на осаждение выше, чем при использ едкого натра или извести,т.к что при осаждении тяжелых металлов содой процесс идет через стадию образования гидрокарбонатов и для завершения реакции требуется избыток реагента. Выделение CO2 в результате осаждения содой ведет к тому, что пузырьки газа обволакивают частицы осадка и поднимают их, способствуя всплытию части осадка в отстойниках. Газ необходимо удалять продувкой воздухом по достижении рН = 4.5. К недостаткам едкого натра и соды как реагентов следует отнести также их относительно высокую стоимость и дефицитность. Очистка св от меди связана с осаждением ее в виде гидроксида или гидроксид-карбоната:

Cu+2OH-=Cu(OH)2, 2Cu+2OH- + C032-=(CuOH)2CO3↓

Осаждение гидроксида меди происходит при рН = 5,3. Рримость гидроксид-карбонат меди ничтожно мала, поэтому наиболее выгодно осаждать медь в виде основного карбоната. Для этого в растворе нейтрализующего реагента необходимо иметь одновременно как гидроксидные, так и карбонатные ионы. => применение для осаждения меди только щелочей или извести высшего сорта, дающих гидроксид-ионы нецелесообразно. Лучшим реагентом для очистки св от катионов меди является известь III сорта, содержащая “недожог”(СаСО3).

55.Химическая очистка сточных вод от соединений железа с использованием кислорода воздуха, хлора, озона. Уравнения и условия реакций.

введении хлора в воду образуются хлорноватистая [оксохлорат (I)

водорода] и соляная (хлороводородная) кислоты:

Сl2+Н2О = НОСl + НСl

Далее происходит диссоциация хлорноватистой кислоты, степень

которой зависит от рН среды. При рН = 4 молекулярный хлор

практически отсутствует:

HOCI=H+ + ОСl-

Сумма Сl2 + НОСl + ОСl- называется свободным "активным"

хлором.

Процесс хлорирования проводят в хлораторах периодического и

непрерывного действия, напорных и вакуумных. Принципиальная

схема очистки вод хлорированием показана на рис.

Хлорирование проводится в емкости, включенной в систем}7 циркуляции. В

инжекторе газообразный хлор захватывается сточной водой,

циркулирующей в системе до тех пор, пока не будет достигнута заданная

степень окисления, после чего вода выводится для использования.

Источниками "активного" хлора могут быть также хлорат каль-

ция, гипохлориты, хлораты, диоксид хлора. Хлорат кальция

(хлорную известь) получают при взаимодействии:

Са(ОН)2+Сl2 = СаОСl2+Н2О

Гипохлорит (оксохлорат) натрия образуется при протекании

газообразного хлора через раствор щелочи:

Сl2 + 2NaOH = NaCIO + NaCl

Гипохлорит кальция приготовляют хлорированием гидроксида

кальция при температуре 25~30°С:

Са(ОН)2 + 2Сl2 = Са(СlO)2+ СаСl2 + 2Н2О.

Промышленность выпускает двухосновную соль Са(СlО2)*2Са(ОН)2*2Н2О.

Сильным окислителем является хлорат натрия NaClO2 который

2NaClO2 + Сl2=2СlO2 + 2NaCl,

5NaClO2 + 4HCl=5NaCl + 4СlО2 + 2Н2О.

При взаимодействии с хлором протекает следующая реакция:

Fe(HCO3)2 + Сl2 + Ca(HCO3)2=2Fe(OH)3+ СаСl2 + 6C02

Скорость этой реакции увеличивается с повышением рН. На

окисление 1 мг двухвалентного железа расходуется 0,64 мг С1Г В случае использования хлората кальция его используют в виде 1-2%-го раствора,который дозируют непосредственно в сточную воду

Окисление кислородом воздуха. Кислород воздуха используют

при очистке воды от железа для окисления соединений

двухвалентного железа в трехвалентное с последующим отделением от воды гидроксида железа. Реакция окисления в водном растворе протекает по схеме:

4Fe2++ О2 + 2Н2О = 4Fe3++ 4OH-;

Fe3++ 3H2O = Fe(OH)3+3H+

Окисление проводят при аэрировании воздуха через сточную воду

в башнях с хордовой насадкой. Образующийся гидроксид железа

отстаивают в контактном резервуаре, а затем отфильтровывают.

Использование колонн с кусковой насадкой или кольцами Рашига нецелесообразно, так как происходит зарастание насадки. Возможен процесс упрощенной аэрации. В этом случае над поверхностью фильтра разбрызгивают воду, которая в виде капель падает на поверхность фильтрующей загрузки. При контакте капель воды с воздухом происходит окисление железа.

Озонирование. Окисление озоном позволяет одновременно

обеспечить обесцвечивание воды, устранение привкусов и запахов и обеззараживание. Озонированием можно очищать сточные воды от фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, соединений мышьяка, ПАВ, цианидов, красителей, канцерогенных ароматических углеводородов, пестицидов и др.

Озон — газ бледно-фиолетового цвета. В природе находится в

верхних слоях атмосферы. При температуре -111,9°С озон

превращается в нестойкую жидкость темно-синего цвета. Чистый озон взрывоопасен, так как при его разложении

высвобождается значительное количество тепла; очень токсичен.

Максимальная допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны равна 0,0001 мг/м3. Обеззараживающее действие озона основано на высокой окислительной способности, обусловленной легкостью отдачи им активного атома кислорода (О3 = Оо + О). Озон окисляет все металлы, кроме золота, превращая их в оксиды. При обработке воды озоном происходит разложение органических веществ и обеззараживание воды; бактерии погибают в

несколько тысяч раз быстрее, чем при обработке воды хлором.

Растворимость озона в воде зависит от рН и содержания в воде растворимых веществ. Небольшое содержание кислот и нейтральных солей увеличивает растворимость озона. Присутствие щелочей снижает растворимость О3. значительное обогащение воды растворенным кислородом.

Окисление веществ может быть прямое и непрямое, а также может

осуществляться катализом и озонолизом.

Примером прямых реакций может служить окисление ряда

органических и минеральных веществ (Fe2+, Mn2+), которые после

озонирования осаждаются в форме нерастворимых гидроксидов

или переводятся в диоксиды и перманганаты. Озон окисляет как неорганические, так и органические вещества, растворенные в сточной воде.Соединения металлов окисляются озоном до соединений высшей валентности. Например, реакции с соединениями железа и марганца протекают по следующей схеме:

2FeSO4 + H2SO4 + O3 = Fe2(SO4)3 + 3H20 + O2

56.Физико-химические основы очистки сточных вод коагуляцией и флокуляцией. В чём заключаются сходства и различия этих методов?

Коагуляция. Это процесс укрупнения дисперсных частиц в

результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. В очистке

сточных вод ее применяют для ускорения процесса осаждение

тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц, т. е. частиц размером 3—100 мкм. Коагуляция может происходить самопроизвольно или под влиянием химических и физических процессов. В процессах очистки сточных вод коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ —коагулянтов. Коагулянты в воде образуют хлопья гидроксидов металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести. Хлопья

обладают способностью улавливать коллоидные и взвешенные

частицы и агрегировать их. Так как коллоидные частицы имеют слабый отрицательный заряд, а хлопья коагулянтов слабый положительный заряд, то между ними возникает взаимное притяжение. Для начала коаглляции частицы должны приблизиться друг к другу на расстояние, при котором между ними действуют силы притяжения и химического сродства. Сближение частиц происходит в результате броуновского движения, а также при ламинарном или турбулентном движении потока воды. Коагулирующее действие солей есть результат гидролиза, который проходит вслед за растворением. Процесс гидролиза коагулянтов и образования хлопьев происходит по следующим стадиям:

В действительности процесс гидролиза протекает значительно

сложнее. Ион металла образует ряд промежуточных соединений в

результате реакций с гидроксид-ионами и полимеризации.

Образующиеся соединения имеют положительный заряд и легко

адсорбируются отрицательно заряженными коллоидными частицами. В качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия,железа или их смеси. Выбор коагулянта зависит от его состава, физико-химических свойств и стоимости, концентрации примесей в воде, от рН и солевого состава воды.

В качестве коагулянтов используют сульфат алюминия

A12(SO4)3*18H2O; алюминат натрия NaAlO2: гидроксохлорид алюми-

ния Аl2(ОН)5Сl; тетраоксосульфаты алюминия-калия и алюминия-

аммония [квасцы — алюмокалевые KAl(SO4)2* 12H2O и аммиачные

NH4Al(SO4)*12H2O].

Флокуляция. Это процесс агрегации взвешенных частиц при

добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений,

называемых флокулянтами. В отличие от коагуляции при флокуляции агрегация происходит не только при епосредственном контакте частиц,но и в результате взаимодействия молекул адсорбированного на частицах флокулянта.Флокуляцию проводят для интенсификации процесса образования хлопьев гидроксидов алюминия и железа с целью повышения скорости их осаждения. Использование флокулянтов позволяет снизить дозы коагулянтов, уменьшить продолжительность процесса коагуляции и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев.Для очистки сточных вод используют природные и синтетические флокулянты. К природным флокулянтам относятся крахмал,декстрин, эфиры целлюлозы и др. Активный диоксид кремния (xSiO2* yH2O) является наиболее распространенным неорганическим флокулянтом. Из синтетических органических флокулянтов наибольшее применение в нашей стране получил полиакриламид [-СН2- CH-CONH2]n, технический (ПАА) и гидролизованный (ГППА).Технический ПАА получают при взаимодействии акрилонитрила с серной кислотой с последующей полимеризацией акриламида.Гидролизованный полиакриламид получают омылением технического ПАА щелочью.

57.Схема очистки сточных вод коагуляцией / флокуляцией. Виды коагулянтов (Al- и Fe- содержащие) и флокулянтов (природные и синтетические).

Коагуляция. Это процесс укрупнения дисперсных частиц в

результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. В очистке

сточных вод ее применяют для ускорения процесса осаждение

тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц, т. е. частиц размером 3—100 мкм.

Флокуляция. Это процесс агрегации взвешенных частиц при

добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений,

называемых флокулянтами. В отличие от коагуляции при флокуляции агрегация происходит не только при непосредственном контакте частиц,но и в результате взаимодействия молекул адсорбированного на частицах флокулянта.

Процесс очистки сточных вод коагуляцией и флокуляцией

состоит из следующих стадий: дозирование и смешение реагентов со сточной водой; хлопьеобразование и осаждение хлопьев.

Для смешения коагулянтов с водой применяют гидравлические и

механические смесители. В гидравлических смесителях смешение

происходит вследствие изменения направления движения и

скорости потока воды. Схема одного из смесителей показана на рис.18,а.

В механических смесителях — аппаратах с мешалкой — процесс

перемешивания должен быть равномерным и медленным, чтобы

частицы при сближении образовывали хлопья, которые не разрушались бы при вращении мешалки. После смешения сточных вод с реагентами, воду направляют в камеры хлопьеобразования. Используют перегородчатые, вихревые и с механическими мешалками камеры. Образование хлопьев в камерах протекает медленно — за 10-30 мин. Схема перегородчатой камеры показана на рис. 18б

Она представляет собой резервуар, разделенный перегородками

на ряд последовательно проходимых водой коридоров. Скорость воды в коридорах принимают 0,2-0,3 м/с. Осаждение хлопьев происходит в отстойниках и осветлителях,конструкции которых описаны в седьмой главе. Часто стадии смешения, коагулирования и осаждения проводят в одном аппарате. Один из таких аппаратов показан на рис. 18в.

Сточная вода, смешанная с коагулянтом, по трубе поступает в

воздухоотделитель. Затем вода движется по центральной трубе к

распределительным трубам, которые заканчиваются соплами для

распределения и вращения воды в кольцевой зоне, куда вводят флокулянт. Хлопья коагулянта образуются в кольцевой зоне. Взвешенные частицы с хлопьями оседают на дно и их удаляют из аппарата.Осветленная вода через отверстие попадает в желоб, откуда ее направляют на использование.

В качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия,железа или их смеси. Выбор коагулянта зависит от его состава, физико-химических свойств и стоимости, концентрации примесей в воде, от рН и солевого состава воды.

В качестве коагулянтов используют сульфат алюминия

A12(SO4)3*18H2O; алюминат натрия NaAlO2: гидроксохлорид алюми-

ния Аl2(ОН)5Сl; тетраоксосульфаты алюминия-калия и алюминия-

аммония [квасцы — алюмокалевые KAl(SO4)2* 12H2O и аммиачные

NH4Al(SO4)*12H2O].Из них наиболее распространен сульфат

алюминия, который эффективен в интервале значений рН=5-7,5. Он

хорошо растворим в воде и имеет относительно низкую стоимость. Его применяют в сухом виде или в виде 50%-го раствора. При

коагулировании сульфата алюминия он взаимодействует с

гидрокарбонатами, имеющимися в воде:

Al2(S04)3+3Ca(HCO3)2=2Al(OH)3+3CaSO4+6CO2

Алюминат натрия применяют в сухом виде или в виде 45%-го

раствора. Он является щелочным реагентом, при рН=9,3-9,8

образует быстроосаждающиеся хлопья. Для нейтрализации избыточной щелочности можно использовать кислоты или дымовые газы,содержащие СО2:

2NaAlO2+CO2+3H2O=Al(OH)3+Na2C03

В большинстве случаев используют смесь NaAlO2+Al(S04)3 в

соотношении (10 : 1) — (20:1):

6NaAlO2+Al2(SO4)3+12H20=8Al(OH)3+3Na2S04

Совместное употребление этих солей дает возможность повысить

эффект осветления, увеличить плотность и скорость осаждения

хлопьев, расширить оптимальную область рН среды.

Оксихлорид алюминия обладает меньшей кислотностью и

поэтому пригоден для очистки слабощелочных вод; ввиду высокого

содержания в нем водорастворимого алюминия ускоряется хлопьеобразование и осаждение коагулированной взвеси, например, по реакции:

2Аl2(ОН)5Сl+Са(НСО3)2=4Аl(ОН)3+СаСl2+2СО2

Из солей железа в качестве коагулянтов используют сульфаты

железа Fe2(SO4)3*2H2O, Fe2(SO4)3*3H2O и FeSO4*7H2O,a также хлорное железо FeCl3. Наибольшее осветление происходит при

использовании солей трехвалентного железа. Хлорное железо применяют в сухом виде или в виде 10-15%-х растворов. Сульфаты используют в виде порошков. Доза коагулянта зависит от рН сточных вод. Для Fe3+ рН равен 6-9, а для Fe2+ рН 9,5 и выше. Для подщелачивания сточных вод используют NaOH и Са(ОН)2. Образование хлопьев протекает по реакциям:

FeCl3+3H20->Fe(OH)3+3HCl,

Fe2(SO4K+6H2O-+2Fe(OH)3+3H2SO4;

при подщелачивании:

2FeCl3+3Ca(OH)2->2Fe(OH)3+3CaCl2,

Fe2(SO4)3+3Ca(OH)2->2Fe(OH)3+3CaSO4.

Соли железа как коагулянты имеют ряд преимуществ перед

солями алюминия: лучшее действие при низких температурах воды;более широкая область оптимальных значений рН среды; большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев; возможность использовать для вод с более широким диапазоном солевого состава;способность устранять вредные запахи и привкусы, обусловленные присутствием сероводорода. Однако имеются и недостатки:образование при реакции катионов железа с некоторыми органическими соединениями сильно окрашивающих растворимых комплексов;сильные кислотные свойства, усиливающие коррозию аппаратуры;менее развитая поверхность хлопьев.Для очистки сточных вод используют природные и синтетические флокулянты. К природным флокулянтам относятся крахмал,декстрин, эфиры целлюлозы и др. Активный диоксид кремния (xSiO2* yH2O) является наиболее распространенным неорганическим флокулянтом. Из синтетических органических флокулянтов наибольшее применение в нашей стране получил полиакриламид [-СН2- CH-CONH2]n, технический (ПАА) и гидролизованный (ГППА).Технический ПАА получают при взаимодействии акрилонитрила с серной кислотой с последующей полимеризацией акриламида.Гидролизованный полиакриламид получают омылением технического ПАА щелочью.

58. Виды смесителей коагулянта с водой. Изобразить схемы дырчатого и перегородчатого смесителей. Определить гидравлическое сопротивление смесителя (м вод.ст.), имеющего 4 перегородки с отверстиями, коэффициент сопротивления отверстия ξ = 3,9, скорость воды в отверстии 1 м/с.

Для смешения коагулянтов с водой применяют гидравлические и

механические смесители. В гидравлических смесителях смешение

происходит вследствие изменения направления движения и

скорости потока воды. Схема одного из смесителей показана на рис.18,а.

В механических смесителях — аппаратах с мешалкой — процесс

перемешивания должен быть равномерным и медленным, чтобы

Она представляет собой резервуар, разделенный перегородками

Сточная вода, смешанная с коагулянтом, по трубе поступает в

воздухоотделитель. Затем вода движется по центральной трубе к

распределительным трубам, которые заканчиваются соплами для

Дырчатый смеситель (рис. 2.2) представляет собой железобетонный или металлический лоток с дырчатыми перегородками.Расстояние между перегородками принимают равным ширине лотка.Диаметр отверстий 20—100 мм.

1-подача воды;2-перегородка с отверстиями

59. Виды камер хлопьеобразования коагулянта с водой. Изобразить схемы вихревой и водоворотной камер хлопьеобразования.

Камеры хлопьеобразования служат для перемешивания воды и

обеспечения более полной агломерации мелких хлопьев коагулянта в крупные хлопья. Установка камеры

хлопьеобразования необходима перед горизонтальными и вертикальными отстойниками. В тех случаях, когда

вместо отстойников применяются осветлители со взвешенным

осадком, устройство камер хлопьеобразования излишне, так как процесс образования хлопьев протекает в самом осветлителе,

непосредственно в слое взвешенного осадка. Емкость камеры

хлопьеобразования рассчитывается на время пребывания в ней воды от 6 до 30 мин (в зависимости от типа камеры). При горизонтальных отстойниках следует устраивать следующие

виды камер хлопьеобразования:перегородчатые, вихревые,

встроенные со слоем взвешенного осадка и лопастные; при вертикальных отстойниках — водоворотные. Отвод воды из камер

хлопьеобразования в отстойники должен осуществляться так, чтобы не разрушались сформировавшиеся хлопья. Поэтому скорость движения воды в сборных лотках, трубах и отверстиях распределительных перегородок должна быть не более 0,1 м/с для

мутных вод и 0,05 м/с для цветных вод. Создание оптимальных условий процесса гетерокоагуляции осуществляется в камерах хлопьеобразования. В практике очистки природных и

сточных вод применяют следующие типы камер хлопьеобразования: перегородчатые, вихревые, с

механическим перемешиванием, со взвешенным осадком.

Вихревые камеры (рис. 2.6).

Скорость движения воды в нижней конической части 0,7 м/с; в верхнем сечении — 4—5 мм/с. Время пребывания воды в камере б—10 мин.Размеры камеры определяют так же, как и размеры вихревого смесителя. Водоворотные,или циклонного типа, камеры хлопъеобразования (рис. 2.7) основаны на тангенциальном подводе исходной воды через две диаметральнопротивоположные

тангенциальные насадки. Скорость выхода воды из насадков

рекомендуют принимать равной 2—3 м/с, а продолжительность хлопьеобразования — 15—20 мин.

60. Принцип метода и схема установки пенной сепарации для очистки сточных вод от ПАВ.

Пенное фракционирование основано на селективной

адсорбции одного или нескольких растворенных веществ на

поверхности газовых пузырьков, которые поднимаются вверх через раствор.Образовавшаяся пена обогащается адсорбированным веществом, что и обеспечивает парциальную сепарацию компонентов раствора. Этот процесс используют для удаления ПАВ из сточной воды: он аналогичен процессу адсорбции на твердых сорбентах. Степень извлечения зависит от многих параметров. С

увеличением исходной концентрации ПАВ в воде возрастает пенообразующая способность раствора и степень его извлечения, а время,необходимое для максимально возможного извлечения ПАВ, уменьшается. Это происходит вследствие того, что с увеличением концентрации ПАВ возрастает дисперсность образующихся пузырьков. С увеличением щелочности раствора, начиная с рН * 9,5, степень изачечения ПАВ сначала растет, а затем при рН * 12,3 несколько снижается. Небольшое количество добавок электролитов ( 0,0005 моль/л) КСl,K2SO4, K4P2O7, KNO3, NaNO3, NH4NO3 приводит к увеличению степени извлечения. Это объясняется тем, что ионы электролитов за счет гидратации поглощают часть воды, в результате чего возрастает эффективная концентрация ПАВ. Изменение температуры сказывается на стабильности пены ПАВ. С повышением температуры устойчивость пены уменьшается, что объясняется десорбцией пенообразователя с межфазной поверхности и понижением вязкости дисперсной среды. Понижение вязкости способствует более быстрому стеканию жидкости в пленке. Кроме того, рост температуры вызывает увеличение диаметра пузырьков и изменяет растворимость ПАВ.Сепаратор имеет несколько камер, в каждую из которых вводят воздух. Высота слоя воды в камерах составляет 0,5-0,8 м.Очищенная вода поступает в сборник, а пену вентилятором подают в циклон (в вентиляторе происходит частичное разрушение пены), где газовая фаза отделяется от жидкости. Из циклона смесь воды с пеной поступает в отстойник, где происходит разделение. Вода поступает в камеру сепаратора, а пена — в камеру концентрирования.

В процессе пенной сепарации происходит не только извлечение ПАВ, но и одновременное удаление из воды суспендированных или эмульгированных частиц, а также частичное удаление растворенных веществ. Воздух в сточную воду можно подавать через перфорированные трубы, мелкопористые материалы, при помощи импеллера, а также из пересыщенных растворов при снижении давления над жидкостью (при напорной флотации) и при электрофлотации. Наибольшая степень удаления ПАВ из сточной воды достигается при диспергировании воздуха через пористые пластины. В процессе разделения образуется пена с повышенной концентрацией ПАВ, количество которой пропорционально концентрации ПАВ и расходу сточной воды. Выделение ПАВ из стойкой пены связано со значительными трудностями, поэтому она в большинстве случаев является отходом. Для ускорения процесса разрушения пены могут быть использованы пеногасители, в качестве которых применяют кремний,органические и германийорганические соединения. Однако при использовании пеногасителей происходит дополнительное загрязнение пеноконденсата. Исходя из этого, целесообразнее использовать термические, электрические и механические способности гашения пены. Таким образом, процесс очистки сточных вод от ПАВ методом пенного фракционирования имеет следующие недостатки: 1)образуется обогащенный ПАВ конденсат, который медленно разрушается; 2) при увеличении концентрации ПАВ в сточной воде эффективность очистки снижается.

61. Физико-химические основы (описать механизм явления) и виды процесса флотации. Как влияет характер поверхности частиц на эффективность их флотации из водной среды?

Флотацию применяют для удаления из сточных вод

нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например ПАВ. Такой процесс называют пенной сепарацией или пенным концентрированием. Флотацию применяют для очистки сточных вод многих производств:нефтеперерабатывающих, искусственного волокна,целлюлозно-бумажных, кожевенных, машиностроительных, пищевых, химических. Ее используют также для выделения активного ила после биохимической очистки.

Достоинствами флотации являются непрерывность процесса,

широкий диапазон применения, небольшие капитальные и

эксплуатационные затраты, простая аппаратура, селективность выделения примесей, по сравнению с отстаиванием большая скорость процесса, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90- 95%), высокая степень очистки (95-98%), возможность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легкоокисляемых веществ,бактерий и микроорганизмов. Все это способствует успешному проведению последующих стадий очистки сточных вод. Элементарный акт флотации заключается в следующем: при сближении подымающегося в воде пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей разделяющая их прослойка воды при некоторой критической толщине прорывается и происходит слипание пузырька с частицей. Затем комплекс частица — пузырек подымается на поверхность воды, где пузырьки собираются, и юзникает пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной сточной воде.

Возможность образования флотационного комплекса частица —

пузырек, скорость процесса и прочность связи, продолжительность

существования комплекса зависят от природы частиц, а также от

характера взаимодействия реагентов с их поверхностью и от

способности частиц смачиваться водой. При закреплении пузырька образуется трехфазный периметр-линия, ограничивающий площадь прилипания пузырька и являющийся границей трех фаз — твердой, жидкой и газообразной.Касательная к поверхности пузырька в точке трехфазного периметра и поверхность твердого тела образуют обращенный в воду угол θ, называемый краевым углом смачивания (рис. II-19).

Вероятность прилипания зависит от смачиваемости частицы,

которая характеризуется величиной краевого угла q. Чем больше

краевой угол смачивания, тем больше вероятность прилипания и

прочность удерживания пузырька на поверхности частицы. Прилипание происходит при столкновении пузырька с частицей или при образовании пузырька из раствора на поверхности частицы. На величину смачиваемости поверхности взвешенных частиц влияют адсорбционные явления и присутствие в воде примесей ПАВ, электролитов и др. Поверхностно-активные вещества—реагенты-собиратели, адсорбируясь на частицах, понижают их смачиваемость, т. е. делают их гидрофобными. В качестве реагентов-собирателей используют масла, жирные кислоты и их соли, меркаптаны, ксантогенаты, дитиокарбонаты, алкилсульфаты, амины и др. Повышения гидрофобности

частиц можно достичь и сорбцией молекул растворенных газов на их поверхности. Энергия образования комплекса пузырек — частица равна:

A = σ(l-cosθ), где a — поверхностное натяжение воды на границе с воздухом. Для частиц, хорошо смачиваемых водой, θ -» 0, а cosθ -> 1,следовательно, прочность прилипания минимальна, для несмачиваемых частиц — максимальна.

Эффект разделения флотацией зависит от размера и количества

пузырьков воздуха. По некоторым данным, оптимальный размер

пузырьков равен 15-30 мкм. При этом необходимы высокая степень насыщения воды пузырьками или большое газосодержание. Удельный расход воздуха снижается с повышением концентрации примесей, так как увеличивается вероятность столкновения и прилипания. Большое значение имеет стабилизация размеров пузырьков в процессе флотации. Для этой цели вводят различные пенообразователи,которые уменьшают поверхностную энергию раздела фаз. К ним относят сосновое масло, крезол, фонолы, алкилсульфат натрия и др.

Некоторые из этих веществ обладают собирательными и пенообра-

зующими свойствами. Вес частиц не должен превышать силы прилипания ее к пузырьку и подъемной силы пузырьков. Размер частиц, которые хорошо флотируются, зависит от плотности материала и равен 0,2-1,5 мм.

62.Очистка сточных вод напорной и безнапорной флотацией. Схема и принцип действия соответствующих установок.

Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например ПАВ. Такой процесс называют пенной сепарацией или пенным концентрированием. Флотацию применяют для очистки сточных вод многих производств: нефтеперерабатывающих, искусственного волокна, целлюлозно-бумажных, кожевенных, машиностроительных, пищевых, химических. Ее используют также для выделения активного ила после биохимической очистки. Достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простая аппаратура, селективность выделения примесей, по сравнению с отстаиванием большая скорость процесса, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90- 95%), высокая степень очистки (95-98%), возможность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легкоокисляемых веществ, бактерий и микроорганизмов. Все это способствует успешному проведению последующих стадий очистки сточных вод.

Безнапорные установки. Схемы установок такие же, как и для напорной флотации (рис. Н-20 и И-21), но без напорной емкости. Диспергирование воздуха в них происходит за счет завихрений, создаваемых рабочим колесом центробежного насоса. Следовательно, не требуется дополнительного давления. Однако пузырьки газа получаются более крупными, чем в установках напорной флотации, поэтому они не рекомендуются для удаления мелких частиц.

Напорные установки имеют большее распространение, чем вакуумные. Они просты и надежны в эксплуатации. Напорная флотация позволяет очищать сточные воды с концентрацией взвесей до 4- 5 г/л. Для увеличения степени очистки в воду добавляют коагулянты. Аппараты напорной флотации обеспечивают по сравнению с нефтеловушками в 5-10 раз меньшее остаточное содержание загрязнений и имеют в 5-10 раз меньшие габариты. Процесс осуществляется в две стадии: 1) насыщение воды воздухом под давлением: 2)выделение растворенного газа под атмосферным давлением. Схема напорной флотации показана на рис. П-20.

Сточная вода поступает в приемный резервуар, откуда ее перекачивают насосом, во всасывающий трубопровод которого засасывается воздух. Образующуюся водно-воздушную смесь направляют в напорную емкость, где при повышенном давлении (0,15-0,4 МПа)воздух растворяется в воде. При поступлении водно-воздушной смеси во флотатор, который работает при атмосферном давлении, воздух выделяется в виде пузырьков и флотирует взвешенные частицы.

Пена с твердыми частицами удаляют с поверхности воды скребковым механизмом. Осветленная вода выходит из нижней части

флотатора. При использовании коагулянтов хлопьеобразование происходит в напорной емкости. В данной схеме вся сточная вода, поступающая на флотацию, насыщается воздухом. Имеются и другие схемы (рис. II-21). В схемах с рециркуляцией (а) и с насыщением части потока — частичной подачей воды насосом (б) — через напорную емкость подается лишь часть неочищенной сточной воды. Такие схемы рекомендуется использовать, если проводится предварительная коагуляция сточных вод с целью предотвращения или уменьшения разрушения хлопьев коагулянтов в насосе.Схема с рабочей жидкостью (в) используется при большой концентрации загрязнений в сточной воде, когда работа флотационной установки по схеме, представленной на рис. II-20, малоэффективна.

В качестве рабочей жидкости используют природную или очищенную сточную воду. При этом объем рабочей жидкости значительно превышает объем очищаемой сточной воды. Улучшение флотации в этом случае происходит из-за сохранения хлопьев загрязнений и более быстрого всплывания их. Недостаток схемы — большой расход энергии на перекачивание рабочей жидкости.

Напорные флотационные установки имеют производительность от 5-10 до 1000-2000 м3/ч. Они работают при изменении параметров в следующих пределах: давление в напорной емкости 0,17-0.39 МПа: время пребывания в напорной емкости 14 мин, а во флотационной камере 10-20 мин. Объем засасываемого воздуха составляет 1,5-5% от объема очищаемой воды. Значения параметров зависят от концентрации и свойств загрязнений.

В случае необходимости одновременного проведения процесса флотации и окисления загрязнений необходимо насыщать воду воздухом, обогащенным кислородом или озоном. Для устранения процесса окисления вместо воздуха на флотацию следует подавать

инертные газы.

На практике используют флотационные камеры различных конструкций. Схема флотационной камеры ("Аэрофлотор") показана на рис. II-22. Сточную воду подают внутрь камеры, где выделяются пузырьки газа, которые всплывают вверх, захватывая взвешенные частицы. Пенный слой с твердыми частицами поверхностным скребком удаляют в шламоприемник. Осветленную воду выводят из камеры.Твердые частицы, оседающие под действием гравитационной силы на дно камеры, донным скребком сдвигают в приемник, удаляют через трубопровод.

Применяют и другие цилиндрические флотаторы, которые имеют разный диаметр, а следовательно, и разную производительность. Они отличаются конструкцией ввода и вывода сточной воды и пены.

Например, флотатор производительностью 600 м3/ч имеет диаметр 12 м. Схема многокамерной флотационной установки с рециркуляцией очищенной воды представлена на рис.II-23. В этой установке загрязненная сточная вода сначала поступает в гидроциклон, где удаляется часть взвешенных частиц. Затем ее направляют в первую камеру, где смешивают с циркуляционной водой, насыщенной воздухом. Воздух выделяется в камере и флотирует загрязнение. Далее сточная вода поступает во вторую, а затем в третью камеры, в которых также происходит процесс флотации. После третьей камеры очи щенную воду удаляют из установки. Часть циркулирующей воды насосом подают в напорную емкость, где растворяется воздух. Пену удаляют пеносъемниками.

Вопрос 63 напорная и эрлифтная флотация

Вопрос 64 флотаторы с пористыми пластинками и колпачками.

Вопрос 65 Химическая и ионная флотация

Вопрос 66 адсорбционная очистка сточных вод(адсорбция,адсорбенты,область применения)

Вопрос 67

Процесс адсорбционной очистки сточной воды ведут при интенсивном перемешивании адсорбента с водой (статические условия), при фильтровании воды через слой адсорбента (динамические условия) или в псевдосжиженном слое на установках периодического или непрерывного действия.

При проведении процесса очистки сточной воды в статических условиях используют активный уголь с размером частиц менее 0,1 мм. Процесс проводят в одну или несколько ступеней. Статическая одноступенчатая адсорбция нашла применение в тех случаях, когда адсорбент очень дешев или является отходом производства. Более эффективно (при меньшем расходе адсорбента) процесс протекает при использовании многоступенчатой установки. При этом в первую ступень вводят столько адсорбента, сколько необходимо для снижения концентрации загрязнений от Сн до C1, затем адсорбент отделяют отстаиванием или фильтрованием, а сточную воду направляют во вторую ступень, куда вводят свежий адсорбент. По окончании процесса адсорбции во второй ступени концентрация загрязнений в воде уменьшается от C1 до С2 и т.д. По трубопроводу 1 в адсобер 2 поступает очищаемая сточная вода. По трубопроводу 4 подается адсорбент, перемешиваемый импеллером 3. Через трубопровод 8 адсорбент с примесями удаляется. Сточная вода поступает в отстойник 5, в котором часть адсорбента оседает на дно и периодически удаляется через 7. Очищенная вода направляется по трубопроводу 6 для дальнейшей обработки.

Недостатки данного процесса — необходимость фильтрации и невозможность регенерации отработанного угля. В динамических условиях процесс очистки проводят при фильтровании сточной воды через слой адсорбента. Скорость фильтрования зависит от концентрации растворенных веществ и колеблется от 2 до 6 м/ч. Вода в колонне движется снизу вверх, заполняя все ее сечение. Адсорбент применяют в виде частиц размером 1,5−5 мм. Во избежание забивки адсорбента сточная вода не должна содержать твердых взвешенных примесей. В одной колонне при неподвижном слое угля очистку ведут периодически до проскока, а затем адсорбент регенерируют. При непрерывном процессе используют несколько колонн. По такой схеме две колонны работают, а третья отключена на регенерацию. Важнейшей стадией процесса адсорбционной очистки является регенерация угля. Адсорбированные вещества из угля извлекают десорбцией насыщенным или перегретым водяным паром, либо нагретым инертным газом. Температура перегретого пара при этом равна 200−300 °С, а инертного газа 120−140 °С. Расход пара при отгонке легколетучих веществ равен 2,5−3 кг на 1 кг отгоняемого вещества, а для высококипящих в 5−10 раз больше. После десорбции пары конденсируют и вещество извлекают из конденсата.

Вопрос 68

Очистка сточных вод в многоступенчатых противоточных установках с перемешиванием адсорбента с водой (схема и принцип действия)

Вопрос 69 Схема и режим работы непрерывной адсорбционной установки из 3 вертикальных адсорберов с неподвижным слоем.

70.Схема и принцип действия адсорберов с движущимся и псевдоожиженным слоем адсорбента (с выносным смесителем или переливными трубами).

В одноярусном адсорбере с выносным смесителем (рис. II-30,6) уголь поступает в смеситель, снабженный лопастной мешалкой, совершающей 40-60 об/мин. Туда же подают сточную воду. Из смесителя суспензию угля с водой. Песковым насосом перекачивают в адсорбционной колонне. Адсорбер может представлять собой бак. внутри которого имеется усеченная пирамида квадратного сечения. Суспензию угля с водой подают внутрь пирамиды, где возникает псевдоожиженный слой. Избыток угля оседает в пространстве между стенками бака. Более сложную конструкцию представляет собой трехъярусный адсорбер с переливными трубками (рис. 11-30. в). Псевдоожиженный слой возникает над тарелками (типа колпачковых). Ярусы соединены мевду собой коническими трубками. Широкая часть трубок выступает над тарелкой на высоту; соответств\тощ\то верхней границе псевдоожиженного слоя, а узкий конец тр\ бок погрхжен в нижний псевдоожиженный слой. Сверху в колонну подают 15-20%-ю угольную суспензию, а снизу — сточную воду. Избыток угля отводят в сборник.

Установки при перемешивании адсорбента с водой. При смешивании адсорбента с водой используют активный уголь в виде частиц 0.1 мм и меньше. Процесс проводят в одну или несколько ступеней. Статическая одноступенчатая адсорбция нашла применение в тех случаях, когда адсорбент очень дешев или является отходом производства. Более эффективно (при меньшем расходе адсорбента) процесс протекает при использовании многоступенчатой установки. При этом, в первчто ступень, вводят столько адсорбента, сколько необходимо для снижения концентрации загрязнений от с1 до с2, затем адсорбент отделяют отстаиванием или фильтрованием, а сточную воду направляют во вторую ступень, куда вводят свежий адсорбент. По окончании процесса адсорбции во второй ступени концентрация загрязнений в воде уменьшается от с, до с. и т. д. Схема такой установки показана на рис. II-29. а.

В момент проскока в колонне появляется слой адсорбента высотой Lo, который не работает. Этот слой называют "мертвымслоем. Если одновременно выводить из колонны "мертвый" слой и вводить в нее такой же слой свежего адсорбента, то колонна будет работать непрерывно. Для подачи адсорбента имеются специальные дозаторы.

Скорость перемещения работающего слоя равна:

где w — средняя скорость воды в колонне; Аод— динамическая емкость адсорбента. Длина работающего слоя:

где М — количество поглощенного вещества; S — площадь поперечного сечения слоя; р — коэффициент массопередачи; ∆ср — средняя движущая сила адсорбции. При небольших концентрациях загрязнений в сточной воде средняя движущая сила процесса может быть вычислена как средняя логарифмическая из движущих сил на концах адсорбера. гидравлическое сопротивление. Применяются адсорберы различных типов. Схема цилиндрического одноярусного адсорбера показана на рис. И-30, а.

Активный уголь через воронку по трубе непрерывно поступает под распределительную решетку, диаметр отверстий которой равен 5-10 мм. Сточная вода захватывает зерна адсорбента и проходит вместе с ними через отверстия решетки. Над решеткой образуется псевдоожиженный слой, в котором идет процесс очистки. Избыток угля поступает в сборник, а оттуда на регенерацию. Очищенную воду отводят через желоба в верхней части колонны. Уносимые частицы угля попадают в тот же сборник. В одноярусном адсорбере с выносным смесителем (рис. Н-30,6) уголь поступает в смеситель, снабженный лопастной мешалкой, совершающей 40-60 об/мин. Туда же подают сточную воду. Из смесителя суспензию угля с водой Песковым насосом перекачивают в адсорбционных колонн. Адсорбер может представлять собой бак. внутри которого имеется усеченная пирамида квадратного сечения. Суспензию угля с водой подают внутрь пирамиды, где возникает псевдоожиженный слой. Избыток угля оседает в пространстве между стенками бака. Более сложную конструкцию представляет собой трехъярусный адсорбер с переливными трубками (рис. 11-30. в) Псевдоожиженный слой возникает над тарелками (типа колпачковых). Ярусы соединены мевду собой коническими трубками. Широкая часть трубок выступает над тарелкой на высоту; соответствующей верхней границе псевдоожиженного слоя, а узкий конец трубок погружен в нижний псевдоожиженный слой. Сверху в колонну подают 15-20%-ю угольную суспензию, а снизу — сточную воду. Избыток угля отводят в сборник.

71. Основы ионообменной очистки сточных вод (что такое ионный обмен и иониты, ответ проиллюстрировать уравнениями реакций ионного обмена). Виды ионитов по происхождению и кислотно-основным свойствам.

Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твердую фазу, носят название — ионитов. Они практически не растворимы в воде. Те из них, которые способны поглощать из растворов электролитов положительные ионы, называются катионитами, отрицательные ионы — анионитами. Первые обладают кислотными свойствами, вторые — основными. Если ионигы обменивают и катионы, и анионы, их называют амфотерными.

Основы процесса ионного обмена. Реакция ионного обмена протекает следующим образом:

при контакте с катионитом RSH+NaCI↔ RSNa+HCl,

при контакте с анионитом ROH+NaCl↔RCH-NaOH.

Ионный обмен происходит в эквивалентных отношениях и в большинстве случаев является обратимым. Реакции ионного обмена протекают вследствие разности химических потенциалов обменивающихся ионов. В общем виде эти реакции можно представить следующим образом: mA+B↔mRA+B.

При концентрации вещества в сточных водах менее 0,003 моль/л, или, точнее, при Bi<1, скорость обмена определяется диффузией ионов через пленку жидкости (пленочная кинетика). При концентрации 0,1 моль/л (или Bi»l) скорость процесса определяется диффузией ионов внутри зерна (гелевая кинетика). В области концентраций 0,003-0,1 моль/л определяющими являются оба вида диффузии. Здесь Bi = βr0/ (Kr D) число Био; β— коэффициент массоотдачи; г0 — радиус зерна иона; Kr— константа Генри; D — коэффициент массопроводности.

(к 72 вопросу)

72. Что такое изотерма ионного обмена? Что означают полная, статическая и динамическая обменные ёмкости ионита? Стадии процесса ионного обмена. Определение лимитирующей стадии по критерию Био.

Функциональную зависимость противоионного состава ионита от противоионного состава внешнего раствора при постоянных температуре и давлении называют изотермой ионного обмена. Изотермы изображаются графически в безразмерных координатах : = и =, где и : — эквивалентные доли i-ro иона соответственно в фазе ионита в растворе; и ci — концентрация i-ro иона в ионите и растворе в условиях равновесия системы, моль ионов на 1 г ионита; Zi — заряд i-ro иона. Величины и изменяются в интервале от О до 1, следовательно, изотермы обмена =f()- изображаются в квадрате, сторона которого равна единице.

Реакция идет до установления ионообменного равновесия. Скорость установления равновесия зависит от внешних и внутренних факторов: гидродинамического режима жидкости; концентрации обменивающихся ионов, структуры зерен ионита, его проницаемости для ионов. Имеются разные точки зрения на механизм ионного обмена.

Поглотительная способность ионитов характеризуется обменной емкостью, которая определяется числом эквивалентов ионов, поглощаемых единицей массы или объема ионита. Различают полную, статическую и динамическую обменные емкости. Полная емкость — это количество поглощаемого вещества при полном насыщении единицы объема или массы ионита. Статическая емкость — это обменная емкость ионита при равновесии в данных рабочих условиях. Статическая обменная емкость обычно меньше полной. Динамическая обменная емкость — это емкость ионита до "проскока" ионов в фильтрат, определяемая в условиях фильтрации. Динамическая емкость меньше статической.

Процесс переноса вещества может быть представлен в виде нескольких стадий: 1) перенос ионов А из ядра потока жидкости к внешней поверхности пограничной жидкой пленки, окружающей зерно ионита; 2) диффузия ионов через пограничный слой; 3) переход иона через границу раздела фаз в зерно смолы; 4) диффузия ионов А внутри зерна смолы к ионообменным функциональным группам; 5) собственно химическая реакция двойного обмена ионов А и В; 6) диффузия ионов В внутри зерна ионита к границе раздела фаз; 7) переход ионов В через границу раздела фаз на внутреннюю поверхность пленки жидкости: 8) диффузия ионов В через пленку; 9) диффузия ионов В в ядро потока жидкости.

Скорость ионного обмена определяется самой медленной из этих стадий — диффузией в пленке жидкости, либо диффузией в зерне ионита. Химическая реакция ионного обмена происходит быстро и не определяет суммарную скорость процесса.

73.Очистка сточных вод в ионообменных установках с неподвижным слоем ионита (схема и принцип действия). Как проводят регенерацию катионитов (перевод в H-форму) и анионитов (перевод в OH-форму)?

Схемы ионообменных уста-

новок: a — переодического действия: 1 — колонна, 2 — решетка, 3 — слой ионита, 4-6 — распределители, 7 — бак с регенерирующим раствором, 8 — насос

Режим работы периодической установки сводится к следующему; Сточная вода поступает внутрь аппарата, проходит слой ионита и выходит через распределитель. Далее подают промывную воду, а затем регенерирующий раствор. Таким образом, цикл работы аппарата состоит из следующих стадий 1) ионообмен; 2) отмывка ионита от механических примесей; 3) регенерация ионита; 4) отмывка ионита от регенерирующего раствора.

Регенерация ионитов. Катиониты регенерируют 2-8% растворами кислот. При этом они переходят в H-форму. Регенерационные растворы — элюаты содержат катионы. Затем после взрыхления и промывки катиониты заряжаются, например, в Na-форму путем протекания через них раствора поваренной соли. Тогда Н-функциональные группы, получающиеся при регенерации катионита кислотой, заменяются на Na-группу, а используемый для зарядки раствор поваренной соли подкисляется до соляной кислоты. Отработанные аниониты регенерируют 2-6% растворами щелочи. Аниониты при этом переходят в ОН-форму. Элюаты содержат в сконцентрированном виде все извлеченные из сточных вод анионы При необходимости регенер анионит из ОН-формы можно перевести в С1-форму. протекая раствор NaCl. В отработанном заряжающем растворе накапливается едкий натр Элюаты, предст собой растворы кислот и щелочей, нейтрализуют или обрабатывают с целью рекуперации ценных продуктов. Нейтрализацию проводят смешением кислых и щелочных элюатов. а также дополнительным введением кислоты или щелочи.

74. Очистка сточных вод в установках с движущимся и псевдоожиженным слоем ионита (схема и принцип действия).

Работа установки может быть интенсифицирована путем использования аппаратов с кипящим слоем ионита. Скорость процесса в этом случае увеличивается в 2-3 раза. Взвешенный слой имеет меньшее гидравлическое сопротивление. Для глубокой финишной доочистки воды присоединяют установки со смешанным слоем анионитов и катионитов. В них иониты используют однократно или с внутренней или выносной регенерацией. Схема установки с намывным фильтром показана на рис. 11-32. б. Приготовленную в емкости су спензию ионита в воде насосом направляют на циркуляцию через фильтр до тех пор, пока на фильтрующих элементах не образуется плотный слой ионитов толщиной 5—10 мм. После этого подают на очистку сточную воду. Отработанный ионит удаляют из фильтра воздухом на регенерацию. После намывки нового слоя ионита цикл повторяют. Такие установки целесообразно использовать при очень малом содержании солей в сточной воде.

75. Принцип очистки сточных вод экстракцией. Стадии экстракционной очистки. Главные требования к экстрагентам для очистки сточных вод.

Очистка сточных вод экстракцией состоит из трех стадий. Первая стадия — интенсивное смешение сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем). В у словиях развитой поверхности контакта между жидкостями образуются две жидкие фазы. Одна фаза —экстракт содержит извлекаемое вещество и экстрагент, другая — рафинат — сточную воду и экстрагент. Вторая стадия — разделение экстракта и рафината; третья стадия — регенерация экстрагента из экстракта и рафината. Чтобы снизить содержание растворенных примесей до концентраций, ниже предельно допу стимых, необходимо правильно выбрать экстрагент и скорость его подачи в сточную воду. При выборе растворителя следует учитывать его селективность, физико-химические свойства, стоимость и возможные способы регенерации.

Экстрагент должен отвечать следующим требованиям: - растворять извлекаемое вещество значительно лучше, чем вода, т. е. обладать высоким коэффициентом распределения; - обладать большой селективностью растворения. Чем меньше он будет растворять компоненты, которые должны остаться в сточной воде, тем более полно будут извлекаться вещества, которые необходимо удалить; - иметь по возможности наибольшую растворяющую способность по отношению к извлекаемому компоненту; Чем она выше, тем меньше потребуется экстрагента, т. е. тем ниже будут затраты на очистку ; - иметь низкую растворимость в сточной воде и не образовывать устойчивых эмульсий, так как в противном случае снижается производительность установки, затрудняется разделение экстракта и рафината, увеличивается продолжительность этого процесса, а также возрастают потери растворителя; - значительно отличаться по плотности от сточной воды (обычно она меньше), поскольку только достаточная разность плотностей обеспечивает быстрое и полное разделение фаз; - обладать большим коэффициентом диффузии. Чем он больше, тем выше скорость массообмена, т. е. скорость процесса экстракции, регенерироваться простым и дешевым способом; - иметь температуру кипения, значительно отличающуюся от температуры экстрагируемого вещества (для обеспечения легкости разделения), иметь небольшую удельную теплоту испарения и небольшую теплоемкость;

- не взаимодействовать с извлекаемым веществом, так как это может затруднить регенерацию экстрагента и увеличить его потери; - по возможности не быть вредным, взрыво и огнеопасным и не вызывать коррозию материала аппаратов; иметь небольшую стоимость.

Экстрагент д. равномерно распределяться в объеме СВ. Скорость подачи экстрагента в СВ должна быть минимальной. Она зависит от степени очистки и коэффициента распределения, который выражается отношением растворенного вещества в экстрагенте и воде.

76. Схема и принцип действия многоступенчатой противоточной экстракционной установки. Какие методы применяют для регенерации экстрагента?

Схема многоступенчатой экстракционной установки представляет собой батарею смесителей и отстойников (рис 11-35,а). Каждая ступень состоит из смесителя воды с экстрагентом и отстойника. Свежий экстрагент и свежая вода поступают с противоположных сторон. В первой ступени сточная вода с небольшим содержанием примесей перемешивается со свежим экстрагентом, а в последней ступени исходная сточная вода смешивается с экстрагентом, который уже содержит значительное количество извлекаемого вещества. Такое

движение потоков способствует созданию большой движущей силы процесса экстракции и эффективной очистке сточных вод.

Рис. II-35. Схемы экстракционных установок: a — схема многоступенчатойпротивоточной экстракции. 1-3 — смесители, 1 '-3' — отстойники

Необходимость извлечения экстрагента из экстракта связана с тем, что его надо вновь вернуть в процессе экстракции. Регенерация может быть проведена с применением вторичной экстракции — с другим растворителем, а также выпариванием, дистилляцией, химическим взаимодействием или осаждением. Не проводить регенерацию экстрагента возможно в случае, если нет необходимости возвращать его в цикл. Например, после извлечения какого-либо вещества можно использовать экстракт для технологических целей или в качестве топлива. В последнем случае экстрагируемые вещества при сжигании разру шаются. Это целесообразно делать, когда они не представляют большой ценности.

77. Суть процессов обратного осмоса и ультрафильтрации, их сходства и различия. Общая схема установки обратного осмоса. Перечислить аппараты обратного осмоса по способу укладки мембран.

Обратным осмосом и ультрафильтрацией называют процессы фильтрования растворов через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое давление (рис. II-37). Мембраны пропускают молекулы растворителя, задерживая растворенные вещества. При обратном осмосе отделяются частицы (молекулы, гидратированные ионы), размеры которых не превышают размеров молекул растворителя. При ультрафильтрации размер отдельных частиц d4 на порядок больше. Условные границы применения этих процессов приведены ниже:

Таким образом, от обычной фильтрации такие процессы отличаются отделением частиц меньших размеров. Давление, необходимое для проведения процесса обратного осмоса (6-10 МПа), значительно больше, чем для процесса ультрафильтрации (0,1-0,5 МПа).

Рис. II-38. Схема установки обратного осмоса: 1 — насос высокого давления; 2 — модуль обратного осмоса; 3 — мембрана; 4 — выпускной клапан

78. Основы метода дезодорации: какие загрязнения удаляются, какие процессы используются для их удаления, какой из них наиболее распространен? Привести схему простейшей установки для дезодорации.

В некоторых сточных водах содержатся меркаптаны, амины, аммиак, сероводород, альдегиды, углеводороды, которые придают им дурной запах. Для очистки дурнопахнущих сточных вод можно использовать различные способы: аэрацию, хлорирование, ректификацию, дистилляцию, обработку' дымовыми газами, окисление кислородом под дашгением, озонирование, экстракцию, адсорбцию и микробиологическое окисление. При выборе метода необходимо учитывать его эффективность и экономическую целесообразность. Наиболее эффективным считается метод аэрации, который заключается в проду вании воздуха через СВ. Процесс проводят в аппаратах различной конструкции. На схеме, представленной на рис. II-44, удаление дурнопахнущих веществ проводят в тарельчатой колонне каскадного типа. Сточная вода растекается в виде пленок по тарелкам, на которых происходит ее контакт с воздухом. Затем воздух с выделенными веществами поступает в насадочную колонну; которая орошается раствором щелочи.

Рис. П-44. Схема установки для

дезодорации (1 и 2—тарельчатая и насадочная колонны)

79.Дегазация.

Присутствие в сточных водах растворенных газов затрудняет очистку и использование сточных вод, усиливает коррозию трубопроводов и аппаратуры, придает воде неприятный запах. Растворенные газы из воды удаляют дегазацией, которую осуществляют химическими, термическими и десорбционными (аэрационными) методами.Для удаления из воды диоксида углерода ИСПОЛЬЗУЮТ методы аэрации, проводимые в пленочных, насадочных, барботажных и вакуумных дегазаторах. Пленочные дегазаторы — колонны с различного вида насадками, работающие в условиях противотока дегазируемой воды и воздуха, подаваемого вентилятором. Дегазаторы струйно-пленочного типа представляют собой градирни без принудительной подачи воздуха. Из дегазаторов барботажного типа наиболее эффективны пенные аппараты. Вакуумные дегазаторы — насадочные колонны, работающие под вакуумом, в которых вода равномерно распределяется по поверхности насадки. Наиболее полная дегазация достигается при разбрызгивании в вакууме и одновременном подогреве воды (рис. 11-46 см в конце). Воду нагревают паром в котле. Пар из змеевика попадает в теплообменник, где вода подогревается. Вакуум создают отсасыванием дегазованной воды насосом. Выбор типа дегазатора зависит от производительности установки, концентрации удаляемого газа и необходимой степени дегазации. При глубоком удалении газа применяют барботажные или пенные дегазаторы производительностью до 20 м3 /ч.При термической дегазации воды от растворенного диоксида углерода или кислорода пропускают пар через воду и нагревают ее до температуры кипения при внешнем давлении. В этом случае парциальное давление газа над водой снижается до нуля и растворимость его также падает до нуля. Вследствие нарушения равновесия в системе происходит выделение избыточных газов из воды (физическаядесорбция).Для интенсивной дегазации необходимо, чтобы вода непрерывно контактировала с новыми порциями пара при большой поверхности контакта фаз в течение достаточного времени. Температура воды

должна быть близка к температу ре насыщенного пара при данном давлении. Процесс проводят в аппаратах, называемых деаэраторами. Они имеют разную конструкцию и работают под вакуумом, при атмосферном или повышенном давлении.

Химические методы дегазации применяют при низкой концентрации газов в воде или в случае нецелесообразности их использования, а также при условии, что проду кты обработки не затрудняют дальнейшую очистку или использование воды. Методы связаны с проведением реакций, в результате которых происходит химическое связывание растворимых газов.Для удаления кислорода из воды ее фильтруют через легкоокисляющиеся стальные стружки. Содержание марганца в них не должно превышать 0,3%. При фильтровании воды железо окисляется:4Fe+302=2Fe03 Время контактирования зависит от температуры и при 20-80°С равно 25-30 мин. Образовавшиеся оксиды железа удаляют обратной промывкой. При обработке воды сульфитом натрия образуется сульфат натрия: 2Na2S03+02=2Na2 SO4. При обработке диоксида серы: S02+H20=H2S03, 2H2S03+02=2H2S04,в качестве катализатора используют соли меди или кобальта. Лучшим обескислороживающим воду реагентом является гидразин:02+N2H4->N2+2Н20.однако он дорог. Рис. II-46. Схема установки для дегазации в вакууме с подогревом: 1котел; 2змеевик; 3 насос; 4 теплообменник; 5 вакуум-насос; 6емкость

80.Электрохимическое окисление и восстановление. Очистку сточных вод электромеханическими методами можно проводить периодически или непрерывно.Эффективность электрохимических методов оценивается рядом факторов: Плотность тока, напряжение электролизера, падение напряжения в электролите, коэф полезн использ напряжения, выход по току. В электролизере, схема которого показана на рис. 11-48, на положительном электроде — аноде ионы отдают электроны, т. е. протекает реакция электрохимического окисления; на отрицательном электроде — катоде происходит присоединение электронов, т. е. протекает реакция восстановления.Эти процессы разработаны для очистки сточных вод от растворенных примесей (цианидов, роданидов, аминов, спиртов, альдегидов, нитросоединений, азокрасителей, сульфидов, меркаптанов и др.).В процессах электрохимического окисления вещества, находящиеся в сточных водах, полностью распадаются с образованием С02, NH3 и воды или образуются более простые и нетоксичные вещества, которые можно удалять другими методами. В качестве анодов использу ют различные электролитически не растворимые материалы: графит, магнетит, диоксиды свинка, марганца и рутения, которые наносят на титановую ОСНОВУ.

Катоды изготовляют из молибдена, сплава вольфрама с железом или никелем, из графита, нержавеющей стали и др.Процесс проводят в электролизерах с диафрагмой и без нее. Кроме основных процессов электроокисления и восстановления одновременно могут протекать электрофлотация, электрофорез и электрокоагуляция.

Рис. II-48. Схема электролизера1корпус. 2 анод. 3 катод, 4диафрагма

Сточные воды, содержащие цианиды, образуются на предприятиях машиностроения, приборостроения, черной и цветной металлургии, химической промышленности и др. В состав вод кроме простых цианидов (KCN, NaCN) входят комплексные цианиды цинка, меди, железа и других металлов, Обычно рН таких стоков в пределах 8-12.Анодное окисление цианидов протекает по реакциям:CN -+2 ОН--2е -> CNO -+H 20, CNO-+2H20->NH4+C032-

Окисление может быть проведено и с образованием азота:

2CN0+40H" -6e-»2C02+N2 +2Н2 О.

Для повышения электропроводности сточных вод и снижения расхода энергии к водам добавляют NaCI. В этом процессе используют графитовый

анод и стальной катод.

Разрушение цианидов происходит в результате электрохимического окисления на аноде и окисления хлором, выделяющимся на аноде в результате разложения NaCI. Этот процесс описывается следующими реакциями:

2С1 ~-2e-»CI2, CN"+С 12+20Н--» CNO+2C1 -+H20, 2CN0-+3CI2+20H"->2C02+N2+6CI-+2 H2O.

Схема установки для электрохимической очистки сточных вод от цианидов приведена на рис. II-49(см.в конце). При использовании электролизеров прочного типа целесообразно разделять их перегородками на несколько отсеков. В процессе электролиза сточные воды перемешивают сжатым воздухом. Обработанные сточные воды содержат активный хлор и должны быть обезврежены. Металлы,которые выделяются на катоде, утилизуют. Установка компактна и проста в эксплуатации.

Роданиды разрушаются по схеме:CNS-+10OH--8e-»CNO-+SO42-+5H2O.

Сульфид-ионы при рH = 7 окисляются до сульфатов. При меньших значениях рН может образоваться элементная сера Окисление фенолов в присутствии хлоридов в сточной воде протекает по следующим реакциям (этот процесс выгоден при небольшом содержании фенолов в воде):

40Н--4е->2Н20+02, 2Н++2е->Н2,2СГ-2е->С12, С12+Н20->НС1О+НС1,

НС1О + ОН- » H2 0+ С1О-,12 CIO-+6 H2 0-12е-->4HCIO3+8HCI+302,

С6Н50Н+140->6С02 +ЗН20. Катодное восстановление применяют для удаления из сточных вод ионов металлов с получением осадков, для перевода загрязняющего компонента в менее токсичные соединения или в легко выводимую из воды форму (осадок, газ). Его можно использовать для очистки

сточных вод от ионов тяжелых металлов Pb2+, Sn2+, Hg2+, Cu2+. As3+,

Cr6+. Катодное восстановление металлов происходит по схеме:

Men" +ne-->Me° При этом металлы осаждаются на катоде и могут быть рекуперированы. Например восстановление соединений хрома при рН=2 Cr2 072-+14Н+ +12e->2Cr+7H20

81.Электрокоагуляция. При прохождении сточной воды через межэлектродное пространство электролизера происходит электролиз воды, поляризация частиц, электрофорез, окислительно-восстановительные процессы, взаимодействие продуктов электролиза друг с другом.При использовании нерастворимых электродов коагуляция может происходить в результате электрофоретических явлений и разряда заряженных частиц на электродах, образования в растворе веществ (хлор, кислород), разрушающих сольватные соли на поверхности частиц. Такой процесс можно использовать для очистки вод при невысоком содержании коллоидных частиц и низкой устойчивости загрязнений.Для очистки промышленных сточных вод, содержащих высоко-

устойчивые загрязнения, проводят электролиз с использованием растворимых стальных или алюминиевых анодов. Под действием тока происходит растворение металла, в результате чего в воду переходят катионы железа или алюминия, которые, встречаясь с гидроксидными группами, образуют гидроксиды металлов в виде хлопьев. Наступает интенсивная коагуляция.

На процесс злектрокоагуляции оказывает влияние материал электродов, расстояние между ними, скорость движения сточной воды между электродами, ее температура и состав, напряжение и плотность тока. С повышением концентрации взвешенных веществ более 100 мг/л эффективность электрокоагуляции снижается. С уменьшением расстояния между электродами расход энергии на анодное растворение металла уменьшается. Электрокоагуляцию рекомендуют проводить в нейтральной или слабощелочной среде при плотности тока не более 10 А/м2, расстоянии между электродами не более 20 мм и скорости движения воды не менее 0,5 м/с.

Достоинства метода электрокоагуляции: компактность установок и простота управления, отсутствие потребности в реагентах, малая чувствительность к изменениям условий проведения процесса очистки (температура, рН среды, присутствие токсичных веществ), получение шлама с хорошими структурно-механическими свойствами. Недостатком метода является повышенный рас-

ход металла и электроэнергии. Электрокоагуляция находит применение в пищевой, химической и целлюлозно-бумажной промышленности.

Технологическая схема очистки сточных вод электрокоатуляцией показана на рис II-50. Обезвоживание осадка проводят в фильтрпрессе или центрифуге. Выделяющийся в процессе газообразный водород можно использовать для флотации гидроксида. С этой цельюв схеме очистки ИСПОЛЬЗУЮТ электрокоагуляторы-флотаторы или специальные флотационные аппараты, например, гидроциклоны-флотаторы. Замена отстойника на флотаторы позволяет значительно уменьшить габариты у становки, сократить капитальные затраты и получить менее влажный осадок гидроксида.Электрокоагуляционную очистку сточных вод можно использовать для очистки от эмульсий нефтепроду ктов, масел жиров (электрокоагулятор представляет собой ванну с электродами). На практике наиболее широко используют безнапорные пластин-

чатые электрокоагуляторы, направление движения жидкости в которых может быть горизонтальным и вертикальным. Они могут быть однопоточными, многопоточными и смешанными. При многопоточной схеме движения вода проходит одновременно через промежутки между электродами (параллельное соединение каналов). При однопоточной схеме вода проходит между- электродами последовательно(следовательное соединение каналов), что уменьшает пассивацию электродов. Скорость движения воды у однопоточных электрокоагуляторов в п-1 раз больше, чем у многопоточных (п — число электродов).

82.Электрофлотация. В этом процессе очистка сточных вод от взвешенных частиц проходит при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. На аноде возникают пузырьки кислорода, а на катоде—водорода. Поднимаясь в сточной воде, эти пузырьки флотируют взвешенные частицы. При использовании растворимых электродов происходит образование хлопьев коагулянтов и пузырьков газа, что способствует более эффективной флотации.

Основную роль при электрофлотации играют пузырьки, образующиеся на катоде. Размер пузырьков водорода значительно меньше, чем при других методах флотации. Он зависит от краевого угла смачивания и кривизны поверхности электродов.Диаметр пузырьков меняется от 20 до100 мкм. Мелкие пузырьки водорода обладают большей растворимостью,чем крупные. Из пересыщенных растворов мельчайшие пузырьки выделяются на поверхности частичек загрязнений и тем самым способствуют эффекту флотации. Для получения пузырьков требуемого размера необходим правильный подбор материала, диаметра проволоки катода и плотности тока. При небольших объемах сточных вод (10-15 м3/ч) электрофлотационные установки могут быть однокамерными (рис. II-51), при больших — следует применять двухкамерные установки, которые могут быть горизонтальными и вертикальными. Они состоят из электродного отделения и отстойной части.Схема горизонтального электрофлотатора показана на рис II-52.Сточная вода поступает в успокоитель, который отделен от электродного отделения решеткой. Проходя через межэлектродное пространство, вода насыщается пузырьками газа. Всплывание пузырьков с частицами происходит в отстойной части. Всплывший шлам пере-мещается скребком в шлакоприемник, откуда его удаляют. Расчет установки сводится к определению общего объема электродного отделения и отстойной части, а также необходимых конструктивных и электрических параметров.

Однокамерная электрофлотационная установка 1-корпус, 2-электроды.

83.Биоочистка. Сточные воды, направляемые на биохимическую ОЧИСТКУ; характеризуются величиной БПК и ХПК. БПК -это биохимическая потребность в кислороде или количество кислорода, использованного при биохимических процессах окисления органических веществ (не включая процессы нитрификации) за определенный промежуток времени (2, 5, 8, 10, 20 сут), в мг 02 на 1 мг вещества. Например: БПК5 — биохимическая потребность в кисло-

роде за 5 сут, БПКполн — полная биохимическая потребность в кислороде до начала процессов нитрификации. ХПК — химическая потребность в кислороде, т.е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде. ХПК также выражают в мг О2на 1 мг вещества. Контактируя с органическими веществами, микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду; диоксид углерода, нитрит-и сульфат-ионы и др. Другая часть вещества идет на образование биомассы. Разрушение органических веществ называют биохими-

ческим окислением. Некоторые органические вещества способны легко окисляться, а некоторые не окисляются совсем или очень медленно.Для установления возможности подачи промышленных сточных вод на биохимические очистные сооружения устанавливают максимальные концентрации токсичных веществ, которые не влияют на процессы биохимического окисления (MK6) и на работу очистных сооружений (MK6oc). При отсутствии таких данных возможность биохимического окисления устанавливают по отношению БПКполн и ХПК. При отношении (БПК/ХПК) 100 = 50% вещества поддаются биохимическому окислению. При этом необходимо, чтобы сточные воды не содержали ядовитых веществ и примесей солей тяжелых металлов. Для неорганических веществ, которые практически не поддаются окислению, также устанавливают максимальные концентрации.

Если такие концентрации превышены, воды нельзя подвергать биохимической очистке. Например, MK6 в мг/л для: меди —0,5; ртути —0,02; свинца — 0,1; хлора —0,3; бора — 0,05; сероводорода — 1;хлорида железа — 5.

Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки сточных вод. Аэробный метод основан на использовании аэробных групп организмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура 20-40°С. При изменении кислородного и температурного режима состав и число микроорганизмов меняются. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или биопленке. Анаэробные методы очистки протекают без доступа кислорода; их ИСПОЛЬЗУЮТглавным образом, для обезвреживания осадков.

Биохимический показатель. Биохимической активностью микроорганизмов называют биохимическую деятельность, связанную с разрушением органических загрязнений сточных вод. Биоразлагаемость сточных вод характеризуется через биохимический показатель,под которым понимают соотношение БПКполн/ХПК. Биохимический показатель является параметром, необходимым для расчета и эксплуатации промышленных сооружений для очистки сточных вод. Его значения колеблются в широких пределах для

различных групп сточных вод. Промышленные сточные воды имеют низкий биохимический показатель (0,05-0.3); бытовые сточные воды — свыше 0,5. По биохимическому показателю концентрации загрязнений и токсичности промышленные сточные воды делят на четыре группы.Первая группа имеет биохимический показатель выше 0,2. К этой группе, например, относятся сточные воды пищевой промышленности (дрожжевых, крахмальных, сахарных, пивоваренных заводов),прямой перегонки нефти, синтетических жирных кислот, белково-витаминных концентратов и др. Органические загрязнения этой группы не токсичны для микробов.Вторая группа имеет показатель в пределах 0,10-0,02. В эту группу входят сточные воды коксования, азотнотуковых, коксохимических, газосланцевых, содовых заводов. Эти воды после механическойочистки могут быть направлены на биохимическое окисление.Третья группа имеет показатель 0,01-0,001. К ней относятся, на-пример. сточные воды процессов сульфирования, хлорирования, производства масел и ПАВ, сернокислотных заводов, предприятий черной металлургии, тяжелого машиностроения и др. Эти воды после механической и физико-химической локальной очистки могут быть направлены на биохимическое окисление.Четвертая группа имеет показатель ниже 0,001. Сточные воды

этой группы в основном содержат взвешенные частицы. К этим водам относятся стоки угле- и рудообогатительных фабрик и др. Для них используют механические методы очистки. Сточные воды первой и второй групп относительно постоянны по виду и расходу загрязнений. После очистки они применимы в системах оборотного водоснабжения. Сточные воды третьей группы образуются периодически и отличаются переменной концентрацией

загрязнений, устойчивых к биохимическому окислению. Они загрязнены веществами, которые хорошо растворимы в воде. Эти воды непригодны для оборотного водоснабжения.

84.Обмен веществ микроорганизмов. Внутри клетки химические соединения подвергаются различным анаболическим и катаболическим превращениям. Анаболические превращения приводят к синстезу новых клеточных компонентов, а катаболические являются источниками необходимой для клетки энергии. Суммарные реакции биохимического окисления в аэробных условиях схематично можно представить в следующем виде:

CxHvOzN + (х +v/4 + z, 3 +3 /4)02Ферменты > XCO2 + (у - 3) 2H20 + NH3 + AH,

CxHyOzN+ NH3+O2 ФеРменты С5H7NO2+CO2+АН-энтропия

Реакция 1 показывает характер окисления вещества для удовлетворения энергетических потребностей клетки, реакция 2 — для синтеза клеточного вещества Затраты кислорода на эти реакции составляют БПКполн сточной воды. Если процесс окисления проводить дальше, то начинается превращение клеточного вещества:

C5H7NO2 + 502ферменты =5С02 + NH3 + 2Н20 + АН

NHз + O2ферменты > HNO2 + O2ф£рменты > HNO3.

где CxHvOzN — все органические вещества сточных вод; C5H7NO2 —среднее соотношение основных элементов в клеточном веществе бактерий; АН — энергия.Химические превращения являются источником необходимой для микроорганизмов энергии. Живые организмы способны использовать толь-

ко связанную химическую энергию. Универсальным переносчиком

энергии в клетке является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), которая образуется в ходе реакции присоединения остатка фосфорной кислоты к молекуле аденозиндифосфорной кислоты (АДФ):

АДФ+Н3Р04=*АТФ+Н20

Нитрификация и денитрификация. При очистке сточных вод под действием нитрифицирующих бактерий протекают процессы нитрификации и денитрификации. Нитрифицирующие бактерии окисляют азот аммонийных соединений сначала до нитритов, а потом до нитратов. Этот процесс называется нитрификацией и протекает в две стадии. Он является конечной стадией минерализации азотсодержащих органических веществ. Присутствие нитрат-ионов в очищенной сточной воде является одним из показателей полноты очистки: NH4+ +O2ферменты >HN02 +O2ферменты>HN03 . Количество активного ила, необходимого для нитрификации, рассчитывают, исходя из содержания органических веществ, концентрации азота и аммиака в сточных водах, активности ила. Учитывают также способность роста и размножения микроорганизмов активного ила в условиях изменения нагрузки и окислительно-восстановительного потенциала ила. Под действием денитрифицирующих бактерий связанный кислород отщепляется от нитритов и нитратов и вновь расходуется на окисление органических веществ. Этот процесс называется денитрификацией. Условиями осуществления процесса денитрификации являются: наличие органических веществ, небольшой доступ кислорода, нейтральная или слабощелочная реакции. Денитрификация — процесс многостадийный и может протекать с образованием аммиака, молекулярного азота либо оксидов азота. При очистке сточных вод денитрификация протекает главным образом с образованием азота (резко образуется NH3):

NO3 - > NO2 - > NO тут расходится на 2 пути—->NH2OH-»NH3

это второй путь реакции—»N20—»N2

Азотсодержащие соединения разлагаются с выделением азота ввиде аммиака. Например, карбамид (мочевина) разлагается по уравнению:

C0(NH2 ) 2+2H20 = ( N H 4 ) 2C03=2NH3+C02+H20

Разложение органических соединений может происходить через образование аминокислот, которые далее выделяют аммиак при протекании различных процессов.

85.Состав активного ила и биопленки. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены скоплениями бактерий и одиночными бактериями, простейшими червями, плесневыми грибами, дрожжами, актиномицетами и редко — личинками насекомых, рачков, а также водорослями и др. Сообщество всех живых организмов, населяющих ил, называют биоценозом. Биоценоз активного ила в основном представлен двенадцатью видами микроорганизмов и простейших.

Скопления бактерий в активном иле окружены слизистым слоем (капсулами). Такие скопления называются зооглеями. Они способствуют улучшению структуры ила, его осаждению и уплотнению. Слизистые вещества содержат антибиотики, способные подавлять ниточные бактерии. Соотношение капсульных и бескапсульных штаммов называют коэффициентом зооглейности. Бактерии, лишенные слизистого слоя, с меньшей скоростью окисляют загрязнения. Активный ил представляет собой амфотерную КОЛЛОИДНУЮ систему; при рН = 4-9 имеющую отрицательный заряд. Несмотря на

существенные различия сточных вод, элементный химический состав активных илов достаточно близок. Cyхoe вещество активного ила содержит 70—90% органических и 10—30% неорганических вешеств. Субстрат, которого в активном иле может быть до 40%. представляет собой твердую отмершую часть

остатков водорослей и различных твердых остатков. К нему прикрепляются организмы активного ила.В активном иле находятся организмы различных гру пп. Возникновение таких групп зависит от состава сточных вод, содержания в

них кислорода, температуры, реакции среды, содержания солей, окислительно-восстановительного потенциала и других факторов. По экологическим группам микроорганизмы делятся на аэробов и анаэробов, термофилов и мезофиллов,галлофилов,галофобов При очистке промышленных сточных вод преобладают аэробные микробы.В активных илах встречаются представители четырех видов простейших саркодовые.жгутиковые, реснитчатые и сосущие инфузории. Простейшие организмы не принимают непосредственного участия в разрушении органических загрязнений, но поглощают большое число бактерий (одна инфузория пропускает через свой организм от 20 до 40 тысяч бактерий), поддерживая их оптимальное содержание в иле. Они способствуют осаждению ила и осветлению сточных вод. Коловратки — микроскопические организмы — существуют только при наличии в сточной воде кислорода. Они питаются бактериями и простейшими. В активном иле в определенных соотношениях содержатся названные группы бактерий, но в зависимости от состава сточных вод преобладает одна из групп, а остальные ей сопутствуют. Только основная группа бактерий участвует в процессе очистки сточных вод, а сопутствующие группы микробов подготавливают среду' для существования микроорганизмов этой, основной группы, обеспечивая ее питательными и ростовыми веществами и утилизируя продукты окисления. Биомасса основной физиологической группы бактерий, ведущих процесс окисления, составляет в илах 80—90%,

При образовании активного ила сначала появляются бактерии, затем простейшие. Бактерии выделяют вещества, стимулирующие размножение простейших. Они обладают склеивающей способностью, ПОЭТОМУ' активный ил представляет собой буровато-желтые комочки и хлопья, размером 3—-150 мкм.Качество ила определяется скоростью его осаждения и степенью

очистки жидкости. Крупные хлопья оседают быстрее, чем мелкие.Состояние ила характеризует иловый индекс, который представляет собой отношение объема осаждаемой части активного ила к массе высушенного осадка ( в граммах) после отстаивания в течение 30 минут. Чем хуже оседает ил, тем более высокий иловый индекс он имеет. Биопленка растет на наполнителе биофильтра, она имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1-2 мм и более. Цвет ее меняется с изменением состава сточных вод от серовато-желтого до темно-коричневого.Биопленка состоит из бактерий, грибов, дрожжей и других организмов. В ней встречаются более разнообразные представители про-

стейших, коловраток, червей, чем в активном иле. Личинки комаров и мух, черви и клещи поедают активный ил и биопленку; вызывая их рыхление. Это способствует процессу очистки Число микроорганизмов в биопленке меньше, чем в активном иле. В 1 м3 биопленки содержится 1-10в 12степени бактерий.

86.Поля орошения и биопруды. Поля орошения. Это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения сточных вод и агрокультурных целей. Очистка сточных вод в этих условиях идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием

жизнедеятельности растений.В почве полей орошения находятся бактерии, актиномицеты,дрожжи, грибы, водоросли, простейшие и беспозвоночные животные. Сточные воды содержат в основном бактерии. В смешанных

биоценозах активного слоя почвы возникают сложные взаимодействия микроорганизмов симбиотического и конкурентного порядка.Количество микроорганизмов в почве земледельческих полей орошения зависит от времени года. Зимой количество микроорганизмов значительно меньше, чем летом.

Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры и они предназначены только для биологической очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации. Земледельческие поля орошения после биологической очистки сточных вод, увлажнения и удобрения используют для выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей, а также для посадки деревьев и кустарников.Земледельческие поля орошения имеют следующие преимущества перед аэротенками 1) снижаются капитальные и эк сплуатационные затраты; 2) исключается сброс стоков за пределы орошаемой площади; 3) обеспечивается получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных растений; 4) вовлекаются в сельскохозяйственный оборот малопродуктивные земли. В процессе биологической очистки сточные воды проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта микробиальную пленку-. Затем образовавшаяся пленка адсорбирует коллоидные частицы

и растворенные в сточных водах вещества. Проникающий из воздуха в поры кислород окисляет органические вещества, превращая их в минеральные соединения. В глубокие слои почвы проникание кислорода затруднено, поэтому наиболее интенсивное окисление происходит в верхних слоях почвы (0,2-0,4 м). При недостатке кислорода в прудах начинают преобладать анаэробные процессы. Поля орошения лучше устраивать на песчаных, суглинистых и

черноземных почвах. Грунтовые воды должны быть не выше 1,25 м от поверхности. Если грунтовые воды залегают выше этого уровня, то необходимо устраивать дренаж. Часть территории земледельческого поля орошения отводят под резервное поле фильтрации, так как некоторые периоды года не до-

пускают выпуск сточной воды на поля орошения. В зимнее время сточную воду направляют только на резервные поля фильтрации. Так как в этот период фильтрация сточной воды или прекращается полностью или замедляется, то резервное поле

фильтрации проектируют с учетом площади намораживания. Очистка сточных вод с одновременным их использованием для орошения и удобрения может быть проведена по разным вариантам схем (рис. 11-69). Вариант 1. Сточные воды после механической обработки поступают в пруды-накопители, а затем по каналу — в пруды-испарители и на поля оршения. Вариант 2. Сточные воды после физико-химической очистки направляют в биологические пруды, а затем на поля орошения или сначала на поля фильтрации, а потом на поля оршения. Вариант 3. Сточные воды после механической, физико-химической и биохимической очистки направляют на поля орошения, а в неполивной период сбрасывают в водоем. В последнее время широкое распространение получило подпочвенное орошение сточными водами, распределяемыми через трубчатые асбестоцементные или полиэтиленовые увлажнители. Такое орошение позволяет наиболее полно использовать удобрительные свойства сточных вод, автоматизировать процессы полива и обеспечить санитарно-гигиенические требования.

Биологические пруды. Представляют собой каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная, или биологически очищенная сточная вода. Пруды предназначены для биологической очистки и доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Различают пруды с естественной или искусственной аэрацией. Пруды с естественной аэрацией имеют небольшую глубину (0,5-1 м), хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами.Бактерии используют для окисления загрязнений кислород, вы-

деляемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислород из воздуха. Водоросли, в свою очередь, потребляют CO2, фосфаты и аммонийный азот, выделяемые при биохимическом разложении органических веществ. Для нормальной работы необходимо соблюдать оптимальные значения рН и температуры сточных вод. Температура должна быть не менее 6°С. В зимнее время пруды не работают. При расчете прудов определяют их размеры, обеспечивающие необходимую продолжительность пребывания в них сточных вод. В основе расчета — определение скорости окисления, которую оцени-

вают по БПК и принимают для вещества, разлагающегося наиболее медленно, Для повышения скорости растворения кислорода, а следовательно, и повышения скорости окисления сооружают аэрируемые пруды. Аэрацию проводят механическим и пневматическим путем. Аэрация позволяет в 3—3,5 раза повысить нагрузку по загрязнениям и увеличить глубину пруда до 3,5 м. Для подачи воздуха при пневматической аэрации используют компрессоры низкого давления. При этом кроме насыщения воды кислородом происходит ее перемешивание. На эффективность процессов очистки сточных вод в прудах оказывает влияние и водная растительность. Она потребляет из воды растворенные биогенные элементы. Перед использованием воды, доочищенной в биологическом пруде, в системе технического водоснабжения ее обрабатывают хлором. В стабилизационных прудах одновременно идут процессы биофлокуляции, отстаивания, фотосинтеза и стабилизации активного

ила. Пруды используют как для полной очистки, так и для доочистки сточных вод.

87.Общая схема аэробной очистки сточных вод в аэротенках. Какие аэротенки бывают по гидродинамическому режиму?

Аэротенками называют железобетонные аэрируемые резервуары. Процесс очистки в аэротенке идет по мере протекания через него аэрированной смеси сточной воды и активного ила (рис. II-70). Аэрация необходима для насыщения воды кислородом и поддержания ила во взвешенном состоянии. Сточную воду направляют в отстойник, куда для улучшения осаждения взвешенных частиц можно подавать часть избыточного ила. Затем осветленная вода поступает в предаэратор-усреднитель, в который направляют часть избыточного ила из вторичного отстойника. Здесь сточные воды предварительно аэрируются воздухом в течение 15-20 мин. В случае необходимости в предаэратор могут быть введены нейтрализующие добавки и питательные вещества. Из усреднителя сточную воду подают в аэротенк. через который циркулирует и активный ил. Биохимические процессы, протекающие в аэротенке, могут быть разделены на два этапа: 1) адсорбция поверхностью активного ила органических веществ и минерализация легко окисляющихся веществ при интенсивном потреблении кислорода; 2) доокисление медленно окисляющихся органических веществ, регенерация активного ила.

На этом этапе кислород потребляется медленнее. Как правило, аэротенк разделен на две части: регенератор B5% от общего объема) и собственно аэротенк, в котором идет основной процесс очистки. Наличие регенератора дает возможность очищать более концентрированные сточные воды и увеличить производительность агрегата. Перед аэротенком сточная жидкость должна содержать не более 150 мг/л взвешенных частиц и не более 25 мг/л нефтепродуктов. Температура очищаемых вод не должна быть ниже 6°С и выше 30°С, а рН — в пределах 6,5-9. После контактирования сточная вода с илом поступает во вторичный отстойник, где происходит отделение ила от воды. Большую часть ила возвращают в аэротенк, а его избыток направляют в предаэратор. Аэротенк представляет собой открытый бассейн, оборудованный устройствами для принудительной аэрации. Они бывают двух, трех- и четырехкоридорные. Глубина аэротенков 2-5 метров. Аэротенки подразделяются по гидродинамическому режиму — на аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки промежуточного типа (с рассредоточенным вводом сточных вод). В аэротенках-вытеснителях воду и ил подают в начало сооружения, а смесь отводят в конце его. Аэротенк имеет 1—4 коридора. Теоретически режим потока поршневой, без продольного перемешивания. На практике существует значительное продольное перемешиваниеТакие аэротенки применяют для окисления малоконцентрированных вод (до 300 мг/л по БПКполн).

В аэротенках-смесителях воду и ил вводят равномерно вдоль длинных сторон коридора аэротенка. Полное смешение в них сточной воды с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохимического окисления. Такие аэротенки предназначены для очистки концентрированных призводственных сточных вод (БПКполн до 1000 мг/л) при разных колебаниях их распада, состава и количества загрязнений. В аэротенки с рассредоточенной подачей воды ее подают в нескольких точках по длине аэротенка, а отводят из торцевой части. Возвратный ил подают в начало аэротенка. Эти аппараты занимают промежуточное положение между выгеснительными и смесительными.

88. Схема и принцип действия двухступенчатых установок для очистки сточных вод в аэротенках (1 – с регенератором, 2 – без регенератора).

Очистка в аэротенках. Аэротенками называют железобетонные аэрируемые резервуары. Процесс очистки в аэротенке идет по мере протекания через него аэрированной смеси сточной воды и активного ила (рис. П-70). Аэрация необходима для насыщения воды кислородом и поддержания ила во взвешенном состоянии. Сточную воду направляют в отстойник, куда для улучшения осаждения взвешенных частиц можно подавать часть избыточного ила. Затем осветленная вода поступает в предаэратор-усреднитель, в который направляют часть избыточного ила из вторичного отстойника. Здесь сточные воды предварительно аэрируются воздухомв течение 15-20 мин. В случае необходимости в предаэратор могут быть введены нейтрализующие добавки и питательные вещества. Из усреднителя сточную воду подают в аэротенк. через который циркулирует и активный ил. Биохимические процессы, протекающие в аэротенке, могут быть разделены на два этапа: 1) адсорбция поверхностью активного ила органических веществ и минерализация легко окисляющихся веществ при интенсивном потреблении кислорода; 2) доокисление медленно окисляющихся органических веществ, регенерация активного ила. На этом этапе кислород потребляется медленнее.

Как правило, аэротенк разделен на две части: регенератор (25% от общего объема) и собственно аэротенк, в котором идет основной процесс очистки. Наличие регенератора дает возможность очищать более концентрированные сточные воды и увеличить производительность агрегата.

89.Очистка сточных вод в биофильтрах (принцип и особенности процесса по сравнению с очисткой в аэротенках). Какие биофильтры бывают по конструкции?

Биофильтры — это сооружения, в корпусе которых размещается кусковая насадка (загрузка) и предусмотрены распределительные устройства для сточной воды. В биофильтрах сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытый пленкой из микроорганизмов. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества, используя их как источники питания и энергии. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а масса активной биопленки увеличивается. Отработанная (омертвевшая) биопленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.

В качестве загрузки используют различные материалы с высокой

пористостью, малой плотностью и высокой удельной поверхностью: щебень, гравий, шлак, керамзит, керамические и пластмассовые кольца, кубы, шары, цилиндры, шестигранные блоки, металлические и пластмассовые сетки, скрученные в рулоны. В настоящее время предложено большое число конструкций биофильтров, которые делят на биофильтры, работающие с полной и неполной биологической очисткой; с естественной и искусственной подачей воздуха; с рециркуляцией и без рециркуляции сточных вод; на биофильтры одноступенчатые и двухступенчатые, капельные и высоконагружаемые.

Двухступенчатые биофильтры применяются в том случае, когда для достижения высокой степени очистки нельзя увеличивать высоту биофильтров. Технологические схемы биофильтров показаны на рнс.П-76. Биопленка выполняет такие же функции, как и активный ил. Она адсорбирует и перерабатывает биологические вещества, находящиеся в сточных водах. Окислительная мощность биофильтров ниже мощности аэротенков.

На эффективность очистки сточных вод в биофильтрах влияют биохимические, массообменные, гидравлические и конструктивные параметры. Среди них следует отметить: БПК очищаемой сточной воды, природу органических загрязнений, скорость окисления, интенсивность дыхания микроорганизмов, массу веществ, абсорбируемых пленкой,толщину биопленки, состав обитающих в ней микроорганизмов, интенсивность аэрации, площадь и высоту биофильтра, характеристику загрузки (размер кусков, пористость и удельная поверхность), физические свойства сточной воды, температуру про цесса и гидравлическую нагрузку, интенсивность рециркуляции, равномерность распределения сточной воды по сечению загрузки, степень смачиваемости биопленки. Биофильтры с капельной фильтрацией имеют низкую производительность, но обеспечивают полную очистку. Не обеспечивают полную биологическую очистку. Башенные биофильтры применяют для очистных сооружений производительностью до 5000 м3/сут. Они представляют собой резервуар, в котором имеется вращающийся вал с насаженными на нем дисками. Уровень сточной воды в резервуаре устанавливают на 2-3 см ниже горизонтального вала. Размер дисков 0,6-3 м, а расстояние между ними 10-20 мм. Диски могут быть металлические, пластмассовые и асбестоцементные. Вал вращается со скоростью 1-40 об/мин. Биотенк-биофильтр заключен в корте с расположенными в шахматном порядке элементами загрузки, которые представляют собой полуцилиндры диаметром 80 мм. Сточная вода поступает сверху; наполняя элементы загрузки, и через края стекает вниз. На наружных поверхностях элементов образуется биопленка, а в элементах — биомасса, напоминающая активный ил. Насыщение воды кислородом происходит при движении жидкости. Конструкция обеспечивает высокую производительность и эффективность очистки.

90. На каком процессе основаны анаэробные методы очистки сточных вод? Схема и принцип действия метантенка для анаэробной очистки сточных вод.

Анаэробные методы обезвреживания используют для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке производственных сточных вод, а также как первую ступень очистки очень концентрированных промышленных сточных вод (БПКполн«4-5 г/л), содержащих органические вещества, которые разрушаются анаэробными бактериями в процессах брожения. В зависимости от конечного вида продукта различают следующие виды брожения: спиртовое, пропионовокислое, молочнокислое, метановое и др. Конечными продуктами брожения являются спирты, кислоты, ацетон, газы брожения (СО2, Н2, СН4).

Для очистки сточных вод используют метановое брожение. Считают, что процесс метанового брожения состоит из двух фаз: кислой и щелочной (или метановой). В кислой фазе из сложных органических веществ образуются низшие жирные кислоты, спирты, аминокислоты, аммиак, глицерин, ацетон, сероводород, диоксид углерода и водород. Из этих промежуточных продуктов в щелочной фазе образуются метан и диоксид углерода. Предполагается, что скорости превращений веществ в кислой и щелочной фазах одинаковы.

Основная реакция метанообразования может быть записана уравнением (Н2А — органическое вещество, содержащее водород):

СО2+4Н2А→СН4+4А+2Н2О

Возможны и другие реакции (в присутствии и при отсутствии водорода):

СО+ЗН2→СН4+Н20

4СО+2Н20→ЗСО2+СН4

Метан может образовываться в результате распада уксусной кислоты:

СН3СООН→СН4+СО2, СО2+4Н2→СН4+2Н2О.

При очистке сульфатсодержащих промышленных стоков процесс протекает при участии сульфатвосстанавливающих бактерий:

5AH2+SO42-->5A+H2S+4H2O.

При денитрификации в анаэробных условиях:

6AH2+2NO3-->6A+6H2O+N2

При определенных условиях конечным продуктом может быть и аммиак.

Процесс брожения проводят в метангенках — герметически закрытых резервуарах, оборудованных приспособлениями для

ввода несброженного и вывода сброженного осадка. Схема метантенка показана на рис 11.80. Перед подачей в метантенк осадок должен быть по возможности обезвожен. Основными параметрами аэробного сбраживания являются температура, регулирующая интенсивность процесса, доза загрузки осадка и степень его перемешивания. Процессы сбраживания ведутся в мезофильных C0-35°С) и термофильных E0-55°С) условиях.Полного сбраживания органических веществ в метантенках достичь нельзя. Все вещества имеют свой предел сбраживания, зависящий от их химической природы. В среднем степень распада органических веществ составляет около 40%.

Процесс брожения сточных вод ведут в две ступени. При этом часть осадка из второго метантенка возвращают в первый. В первой ступени обеспечивают хорошее перемешивание. При сбраживании выделяются газы, которые в среднем содержат 63-65% метана, 32-34% СО2. Теплотворная способность газа 23 МДж/кг. Его сжигают в топках паровых котлов. Пар используют для нагрева осадков в метантенках или для других целей. Сбраживание в метантенке осадка промышленных сточных вод из-за высокого содержания влаги, солей металлов и детергентов необходимо производить при снижении нагрузки на 25-50%.

1. Контрольная работа- Основы управления предприятием
2. Женщина в Исламе
3. а- Ну чтобы все имел кто ж может все иметь Еще и то заметь
4. тематического курса лицея при ДонНУ Денисенко Екатериной Карл Маркс 5 мая 1818 Трир 14 марта 1883
5. Развiццё метадычнай думкi на Беларусi
6. Реферат- Творческая самореализация как проявление психологического здоровья студенческой молодежи
7. Штрих Шеффера. Равносильности выражающие основные законы алгебры логики.html
8. ЗападноУральский институт экономики и права НОУ ВПО ЗУИЭП Информационное письм
9. Задачи работы- выработать алгоритм действий учителя руководителя ОУ при возникновении аварий катастроф.
10. Солнечная радиация и химический состав воздуха Что понимают под понятием солнечная радиация.html
11. і Зайнятість населення як економічна проблема це співвідношення чисельності працездатного населення і за
12. Промышленная экология и защита в чрезвычайных ситуациях
13. I Психологические основы формирования самооценки и коммуникативных умений в младшем школьном возрасте
14. а и поэтому лечение основного заболевания может способствовать лечению нарушения ритма
15. Числовий розвиток української преси в 1917 22 рр
16. Tochter des Burgermeisters von Frnkfurt
17. задание убить профессораантифашиста Квадри который обосновался в Париже и у которого Марчелло когдато учи
18. Лабораторная работа 19по курсу общей физики
19. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по курсу Электроснабжение промышленных предприятий вариант 35
20. хозяйствеинопитьевые; производственные для удовлетворения технических целей на предприятиях промышл

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе