3.18. Разбавление сточных вод при спуске в водоемы

Взаимосвязь между санитарными требованиями к условиям спуска сточных вод в водоемы, т.е. соответствие состава и свойств воды водоема, который используется для водопользования, установленным нормативам, и необходимой степенью очистки сточных вод перед спуском их в водоем в общем виде выражается формулой

C_ст^.q + C_р^.^.Q  (^.Q + q)^.C_пд, (3.153)

где C_ст – концентрация загрязнения (вредного вещества) сточных вод, при которой не будут превышены допустимые пределы; q – расход сточных вод, поступающих в водоем; C_р – концентрация этого же вида загрязнения в воде водоема выше места выпуска рассматриваемого стока;  – коэффициент смешения, показывающий какая часть расхода воды в водоеме смешивается со сточными водами в расчетном створе; Q – расход воды в водоеме; C_пд – предельно допустимое содержание загрязнения (вредного вещества) в воде водоема.

Коэффициент смешения  зависит от многих факторов: конструкции выпуска, расстояния до расчетного створа, гидравлических и гидрологических параметров водоема. Его значение определяется по методу Фролова-Родзиллера.

Преобразуя последнюю формулу, можно получить значение C_ст, т.е. величину концентрации загрязнения (вредного вещества) в сточных водах, которая должна быть достигнута в результате их очистки и обезвреживания:

C_ст  ^.Q^.(C_пд – C_р)/q + C_пд. (3.154)

Кратность разбавления в проточных водоемах определяется по формуле

n_р = (^.Q + q)/q. (3.155)

При расчете необходимой степени очистки сточных вод, спускаемых в непроточные водоемы, в расчетные формулы вводится либо общее разбавление (для озер, водохранилищ и морей), либо наименьшее разбавление n:

C_ст  C_в + n^.(C_пд – C_в), (3.156)

где C_в – концентрация загрязнения (вредного вещества) в оде непроточного водоема.

Кроме расчета предельно допустимой концентрации загрязнения (вредного вещества) в спускаемых сточных водах производится определение необходимой степени очистки по количеству взвешенных веществ, по БПК_полн, по растворенному в воде водоема кислороду, по температуре воды водоема, по общесанитарному показателю вредности, по изменению активной реакции воды с учетом коэффициента смешения  для проточных водоемов и коэффициента разбавления n для непроточных водоемов.

Глава 4. Процессы массообмена

4.1. Абсорбция газовых примесей

Некоторые жидкости и твердые вещества при контакте с многокомпонентной газовой средой способны избирательно извлекать из нее отдельные ингредиенты и поглощать (сорбировать) их.

Абсорбцией называется перенос компонентов газовой смеси в объем соприкасающейся с ней конденсированной фазы, т.е. абсорбция - это процесс избирательного поглощения газа или пара жидкостью.. Обратный процесс, т.е. удаление из объема конденсированного вещества поглощенных молекул газа, называется дегазацией или де(аб)сорбцией.

Вещество, в котором происходит растворение абсорбируемых компонентов, называют растворителем, поглотителем или абсорбентом. Молекулы поглощаемого вещества - абсорбата удерживаются в объеме поглотителя - абсорбента, равномерно распределяясь среди его молекул вследствие растворения или химической реакции. Вещество, которое содержится в газовой фазе и при абсорбции переходит в жидкую фазу, называют абсорбтивом. Вещество, которое содержится в газовой фазе и при абсорбции не переходит в жидкую фазу, называют газом-носителем. Аппараты, в кото­рых осуществляют процесс абсорбции, называют абсорберы

Процесс, завершающийся растворением абсорбата в поглотителе, называют физической абсорбцией (в дальнейшем - абсорбция). При физической абсорбции происходит физическое растворение абсорбируемого компонента в растворителе.

Иногда растворяющийся газ вступает в химическую реакцию непосредственно с самим растворителем. Процесс, сопровождающийся химической реакцией между поглощаемым компонентом и абсорбентом, называют химической абсорбцией (в дальнейшем - хемосорбция). При хемосорбции абсорбируемый компонент вступает в хими­ческую реакцию с поглотителем, образуя новые химические соеди­нения в жидкой фазе.

Абсорбция представляет процесс химической технологии, включающей массоперенос между газообразным компонентом и жидким растворителем, осуществляемый в аппарате для контактирования газа с жидкостью.

Для более полного извлечения компонента из газовой смеси при физической абсорбции необходимо использовать принцип проти­вотока с непрерывной подачей в абсорбер свежего раствора.

Для многократного использования поглотитель подвергают регене­рации, при этом из него извлекают абсорбтив, который реализуют в виде сырья для других процессов или целевого товарного продукта.

Если извлекаемый компонент не представляет ценности или процесс регенерации связан с большими трудностями, то поглоти­тель используют однократно и после соответствующей обработки сливают в канализацию.

Схема абсорбционной установки приведена на рис.4.1.

Рис. 4.1. Схема абсорбционной установки:

1 - вентилятор (газодувка); 2 - абсорбер; 3 - брызгоотбойник;

4,6 - оросители; 5 - холодильник; 7 - десорбер; 8 - куб десорбера;

9,13 - ёмкость для абсорбента; 10,12 - насосы; 11 - теплообменник-рекуператор

Абсорбционная система может быть простой, в которой жидкость применяется только один раз и удаляется из системы без отделения абсорбированного загрязнения. В другом варианте загрязнение отделяют от абсорбирующей жидкости, выделяя её в чистом виде. Затем абсорбент вновь подают на стадию абсорбции, снова регенерируют и возвращают в систему. Регенерацию поглотителей проводят физическими методами: по­вышением температуры, снижением давления либо сочетанием ука­занных параметров. Помимо регенерации абсорбента с помощью выпаривания (десорбции) возможно удаление абсорбированных загрязнений путём осаждения и отстаивания, путём их химического разрушения в результате нейтрализации, окисления, восстановления или гидролиза, а также экстракцией, жидкостной адсорбцией и другими методами.