Дегазация. 
Охрана окружающей среды: процессы и аппараты защиты гидросферы

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. II-46). 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. Для удаления С0₂ при ее содержании в воде не более 150мг/л и производительности до 150 м³/ч используют дегазаторы с хордовой насадкой. Плотность орошения насадки 40 м³/(м²ч), удельный расход воздуха 20 м³/м³. 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 (физическая десорбция).

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 температуре насыщенного пара при данном давлении. Процесс проводят в аппаратах, называемых деаэраторами. Они имеют разную конструкцию и работают под вакуумом, при атмосферном или повышенном давлении.

Аммиак из сточных вод удаляют продувкой водяным паром или воздухом. Ионы аммония в воде находятся в равновесном состоянии с аммиаком и ионами водорода (NH₄*"=±NH₃+H*). При рН=7 в воде могут находиться ионы аммония в истинном растворе; при рН=12 — только растворенный аммиак, который можно выделить из воды.

Скорость перехода газообразного аммиака из воды в атмосферу зависит от поверхностного натяжения на границе воздух — вода и от разности концентраций аммиака в воде и воздухе. Для осуществления процесса отдувки аммиака из воды повышают pH воды до значений 10,8−11,5 и создают большую поверхность контакта между воздухом или паром и водой.

Сначала сточную воду нагревают в теплообменнике и острым паром до 100 °C, а затем подают в десорбср на отдувку аммиака острым.

паром. Удаляемая из десорбера смесь воды с аммиаком конденсируется в конденсат, представляющий собой слабый водный раствор амиака, утилизуют.

Отдувку аммиака воздухом производят в колоннах с хордовой насадкой (рис.

Рис. 11-46. Схема установки для дегазации в вакууме с подогревом: 1 — котел; 2 — змеевик; 3 — насос; 4 — теплообменник; 5 — вакуум-насос; 6 — емкость

Рис. II-47. Схема установки для отдувки аммиака: I — ввод сточной воды; 2 — ввод воздуха; 3 — вентилятор; 4 — хордовая насадка

Н-47). Для удаления аммиака из воды на 95−98% при 20 °C требуется соотношение объемов воздуха и воды в пределах 3000−6000.

С увеличением температуры воды и высоты насадки эффективность процесса возрастает, однако процесс имеет недостатки: возможность проведения его только при положительных температурах; большой расход воздуха; загрязнение атмосферы аммиаком.

Химические методы дегазации применяют при низкой концентрации газов в воде или в случае нецелесообразности их использования, а также при условии, что продукты 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:

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:

На 1 г 0₂ необходимо затратить 7,88 г Na₂S0₃.

При обработке диоксида серы:

в качестве катализатора используют соли меди (1 мг/л Си²*) или кобальта (0,001 мг/л Со²*) в виде 0,01%-ных растворов. Для удаления 1 г 0₂ расходуется 4 г S0₂

Лучшим обескислороживающим воду реагентом является гидразин:

Реакция протекает значительно быстрее, чем при окислении сульфита. Катализатором служит металлическая медь, стекло, активный уголь. На 1 г 0₂ требуется 1 г N₂H₄. Однако гидразин отличается высокой стоимостью, поэтому метод является дорогим.