Нейтрализация фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы

В этом случае для нейтрализации кислых вод проводят фильтрование их через слой магнезита, доломита, известняка, твердых отходов (шлак, зола).

Процесс ведут в фильтрах-нейтрализаторах, которые могут быть горизонтальными или вертикальными. Для вертикальных фильтров используют куски известняка или доломита размером 30−80 мм. При Рис. II-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. 11-57. Нейтрализатор щелочных сточных вод дымовыми газами

высоте слоя материала 0,85−1,2 м скорость должна быть не более 5 м/с, а продолжительность контакта не менее 10 мин. У горизонтальных фильтров скорость течения сточных вод 1−3 м/с.

Нейтрализация кислыми газами.

Для нейтрализации щелочных сточных вод в последнее время начинают использовать отходящие газы, содержащие С02, S02, N02, N, 03 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 диоксида углерода имеет ряд преимуществ по сравнению с применением серной или соляной кислот, позволяет резко снизить стоимость процесса нейтрализации. Вследствие плохой растворимости С0₂ уменьшается опасность переокислсния нейтрализованных растворов. Образующиеся карбонаты находят большее применение по сравнению с сульфатами или хлоридами, кроме того коррозионные и токсичные воздействия С0₃²' ионов в воде меньше, чем ионов S0₄²" и С1₃" .

Процесс нейтрализации может быть проведен в реакторах с мешалкой (рис. 11−57), в распылительных, пленочных и тарельчатых колоннах.

Дымовые газы вентилятором подают в кольцевое пространство вокруг вала мешалки и распределяют мешалкой в виде пузырьков и струй в сточной воде, поступающей внутрь реактора. Благодаря большой поверхности контакта между водой и газами происходит быстрая нейтрализация сточной воды. Присутствие в газах S0₂ способствует нейтрализации щелочных сточных вод.

При проведении процесса в тарельчатых колоннах степень нейтрализации увеличивается с ростом скорости газа и уменьшением плотности орошения.

Количество кислого газа, необходимого для нейтрализации, может быть определено по уравнению массоотдачи:

где М — количество кислого газа, необходимого для нейтрализации; X — фактор ускорения; Р_ж — коэффициент массоотдачи в жидкой фазе; F — поверхность контакта фаз; Дс — движущая сила процесса.

Фактор ускорения рассчитывают по формулам, приведенным в гл. 3, а коэффициент — по формулам, имеющимся в литературе для различных конструкций массообменных аппаратов.

Нейтрализация щелочных вод дымовыми газами использована в ряде производств, в том числе и в асбестоцементном производстве. Сточные воды этих производств имеют pH = 12−13 («80 мг-экв/л). Щелочность воды обусловлена постоянным выщелачиванием в нее гидроксида кальция. Нейтрализацию проводили диоксидом углерода дымовых газов (5−6% С0₂) 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. Для предотвращения образования в абсорбере карбонатных отложений процесс нейтрализации следует проводить по циркуляционной схеме (рис. 11−58). Сточная вода из усреднителя должна поступать в смеситель, где предварительно нейтрализуется частью воды, выходящей из абсорбера.

Рис. II-58. Бессточная схема водопотребления асбестоцементного завода: 1 — фильтр; 2, 5 — отстойники; 3 — усреднитель; 4 — смеситель; 6 — колонна; 7 — делитель потока воды.

В смесителе протекают следующие реакции:

Образующийся осадок карбоната кальция осаждается в циркуляционной емкости.

Предварительную нейтрализацию сточной воды проводят с целью получения на входе в абсорбер смеси с таким водородным показателем, при котором смесь при окончательной нейтрализации в абсорбере дымовыми газами нс образует карбонатных отложений. При этом в абсорбере протекают следующие реакции:

Отношение объемных расходов циркулирующей и сточной воды, при котором образуется смесь, нс выделяющая карбонатных отложений, зависит от состава сточной воды и составляет от 2,5 до 4.

Для нейтрализации применяют абсорберы с крупнодырчатыми провальными тарелками с большим свободным сечением. Например, тарелки со свободным сечением более 30% и отверстиями размером 20×50 мм.

Нейтрализация щелочных вод дымовыми газами является примером ресурсосберегающей технологии, позволяющей исключить использование кислот, создать бессточную схему водопотребления. При этом ликвидируется сброс сточных вод, сокращается потребление свежей воды, а также очищаются дымовые газы от кислых компонентов (С0₂, S0₂ и др.) и пыли.