Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Процессы и аппараты очистки воды в металлургии. Учебное пособие
.pdf
аппарата необходимо выполнение всех требований, связанных с его
работой при повышенных давлениях: обеспечение механической
прочности, герметичности и т. д.
Создать аппарат, который в полной мере удовлетворял бы всем
требованиям, чрезвычайно трудно. Поэтому для каждого конкретного процесса разделения следует подбирать конструкцию аппарата,
обеспечивающую наиболее выгодные условия проведения именно
этого процесса.
способу укладки мембран аппараты обратного осмоса и ульт-
По
рафильтрации подразделяют на четыре основных типа: аппараты типа «фильтрпресс» с плоскокамерными фильтрующими элементами;
аппараты с трубчатыми фильтрующими элементами; с рулонными
или спиральными фильтрующими элементами; аппараты с мембранами в виде полых волокон. Мембранные установки состоят из
большого числа элементарных фильтрующих элементов
или модулей, которые соединяются в батареи по определенным схемам
(рис. 5.3). Такая компоновка мембранных модулей позволяет легко
расширять установки до требуемых размеров. Этим объясняется то
обстоятельство, что за несколько лет осуществлен переход от пилотных установок с производительностью от нескольких кубических
метров в час к промышленным установкам с производительностью
нескольких тысяч кубических метров в сутки.
до
В простейшем варианте модули собирают по параллельной схеме
(см. рис. 5.3,
а). В этом случае все модули работают в одинаковых усло-
виях: при одном и том же давлении и коэффициенте выхода фильтрата.
Такая схема пригодна для большинства установок низкой производительности. Установка перед мембранными модулями патронных фильтров защищает от загрязнения взвешенными веществами как насос высокого давления, так и мембраны. Два
манометра, устанавливаемые на
входе и на выходе установки, обеспечивают возможность непрерывного
измерения и регулирования потерь напора в системе, а два манометра,
измеряющие соответственно расходы обрабатываемой воды и концентрата, позволяют постоянно контролировать коэффициент выхода
фильтрата, который регулируется специальными клапанами.
Часто применяются и другие схемы установок. Например, чтобы
увеличить коэффициент выхода фильтрата
но последовательное соединение модулей (см. рис. 5.3,
, может быть использова-
б). В таких
схемах раствор концентрата первой ступени служит исходной водой
для второй ступени. При этом не требуется установки промежуточного насоса, поскольку давление на выходе из первой ступени
131
а)
1
М
М
3
2
б)
1
М М М
2
Рис. 5.3. Принципиальная схема обратноосмотической установки:
а – с параллельным соединением модулей
; б – со ступенчатым
соединением модулей; 1 – сырая вода; 2 – концентрат в коллектор;
3 – очищенная вода
3
132
значительно отличается от давления на впуске во вторую ступень
(потери напора составляют 0,3…0,5 МПа). Системы такого типа
обычно называют «ступенчатым концентратом». Они способны обеспечивать коэффициент выхода фильтрата до 70–90 % (для двух- или
трехступенчатых установок).
В других случаях, например, для производства ультрачистой воды
может быть использована двухступенчатая обработка воды («ступенчатый продукт»).
При этом очищенная на первой ступени вода
насосом подается на вторую ступень, где повторно обессоливается,
чем достигается более глубокая степень ее деминерализации.
Условия работы мембранных установок. При обработке воды
обратным осмосом происходит концентрирование примесей. Поэтому необходимо процесс вести таким образом, чтобы предотвратить
осаждение (кристаллизацию) любых растворенных веществ, содержащихся в концентрате во избежание отложений на мембранах.
Содержание веществ в концентрате непосредственно связано с
выбранным коэффициентом выхода фильтрата (
Y). Следовательно,
если пренебречь количеством солей, прошедших через мембрану,
С
содержание их в концентрате (
) может быть определено по уравне-
c
нию
C
где
C
– концентрация в исходной воде.
вх
= 100 Cвх / (100 – Y),
c
Поэтому, например, если задается
Y = 75 % , то C
= 4Cвх.
c
При необходимости получения выхода фильтрата более 20–30 %
сырую воду в большинстве случаев подвергают предварительной
обработке. Чем выше принимается значение
должна быть предварительная обработка исходной воды и тем меньше будет потребляться энергии на получение 1 м
Y, тем более тщательной
3
очищенной воды.
Предварительная обработка, предусматриваемая с целью устранения или связывания анионов и катионов солей, которые могут кристаллизоваться на мембране, может производиться несколькими способами, в том числе подкислением, введением комплексообразователей и др.
Если вода, подвергаемая обратноосмотической обработке, содержит значительное количество коллоидных частиц, необходимы предварительная коагуляционная
обработка, осветление и фильтрование.
Во всяком случае, необходимо обеспечить периодическую очистку
мембран от следов отлагающихся веществ. В этих условиях наиболее
133
целесообразно применение химически стабильных мембран, поскольку они дают возможность использовать большой ассортимент
отмывочных средств в зависимости от характера загрязнений, содержащихся в исходной воде.
Применение мембранных установок в технологиях очистки и
опреснения сточных вод.
Наиболее широко мембранные технологии до настоящего времени применялись для обессоливания и опреснения природных солоноватых вод с целью подготовки питьевой воды или водоснабжения производств, в технологиях которых требуется особо чистая, глубоко обессоленная вода.
Однако в последние годы, судя по литературным источникам, в
зарубежных странах мембранные технологии (обратный осмос
, ультрафильтрация) находят применение и в технологиях очистки производственных сточных вод предприятий некоторых отраслей промышленности, в том числе на химических, нефтехимических, целлюлозно-бумажных предприятиях, гальванических и других производствах. Указывается, что метод обратного осмоса обеспечивает
эффективную очистку сточных вод от минеральных примесей, а также что он
успешно используется для третичной очистки промышленных и городских сточных вод от соединений азота и фосфора.
Результаты длительной эксплуатации полупромышленной установки
обратного осмоса для очистки бытовых сточных вод показали значительный эффект удаления фосфора (на 94 %), аммиака (на 90 %),
нитратов (на 65 %).
Экономичность применения обратного осмоса возрастает при ис-
пользовании его для концентрирования продуктов
, содержащихся в
промышленных сточных водах, например, при извлечении солей тяжелых металлов (никеля, меди, кадмия и др.) из сточных вод цехов
гальванопокрытий, а также нитратов из конденсатов производства
азотных удобрений с целью последующей их утилизации.
В опубликованных работах указывается на возможность и эффективность применения технологии обратноосмотической технологии
для обработки
промывных вод от процессов никелирования, цианистого серебрения, анодирования изделий из алюминия в хромпике.
Показано, что гиперфильтрационные мембраны отечественного производства имеют селективность по ионам тяжелых металлов до 99 %,
2
а водопроницаемость до 350 л/(м
сут). С помощью этих мембран
достигается концентрирование соединений хрома (VI) из сточных
вод гальванических производств в 50–100 раз при давлении
8…10 МПа. Очистка сточных вод от хрома в этом случае достигает
134
93 %. Из таких сточных вод могут быть извлечены соли никеля
, NiSO4), которые возвращаются в поизводство. На 95–99 %
(NiCl
2
обеспечивается задержание К
2Сr2O7,
CuSO4 , ZnSO4.
Принципиально технология мембранной очистки сточных вод
аналогична обработке природных вод. Специфика заключается лишь
в более тщательной подготовке сточных вод перед подачей на мембранные установки. Очистка сточных вод без предварительной их
обработки, обеспечивающей глубокое удаление взвешенных и мелкодисперсных примесей, может привести к механическим повреждениям мембран и износу питающих
насосов. Во избежание этого
сточную воду, подлежащую очистке на мембранных установках, необходимо подвергать предварительному фильтрованию через сетки,
рекомендуется также покрытие мембран специальными составами.
135
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Технические записки по проблемам воды. Т. 1 / Пер. с англ. под
ред. Т.А. Карюхиной, И.Н. Чурбановой. М.: Стройиздат, 1983.
(Справ. издание фирмы «Дегремон».)
Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Про-
ектирование систем и сооружений. В 3 т. М.: Изд-во АСВ, 2004.
Защита водоемов от загрязнения сточными водами предприятий
черной металлургии/ Т.М. Левин, Г.С. Пантелят, И.А. Ванштейн и
др. М.: Металлургия, 1978.
Инженерное оборудование зданий и сооружений. Энциклопедия.
М.: Стройиздат, 1994.
Канализация населенных мест и промышленных предприятий.
Справочник проектировщика/ Под
ред. В.Н. Самохина. М.: Стройиз-
дат, 1981.
Милованов Л.В. Очистка и использование сточных вод предпри-
ятий цветной металлургии. М.: Металлургия, 1971.
СНиП 2.04.03–85. Канализация. Наружные сети и сооружения/Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.
Очистка производственных сточных вод / С.В. Яковлев,
Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков и др. М.: Стройиздат, 1979.
Шабалин А.Ф. Очистка и использование сточных вод на пред-
приятиях черной металлургии. М.: Металлургия, 1968.
136
ПРИЛОЖЕНИЕ
Размеры конструктивных элементов для различных типов циклонов
Наименование конструктивного
элемента
Диаметр аппарата D
hc
Высота цилиндрической части Н Доля от D
Единица
измерения
м 2…10 2…6 2…6
hc
Размер впускного патрубка Доля от Dhc 0,07 0,05 0,05
Количество впусков n1 шт. 2 2 2
Угол конической части α град. 60 60 60
Угол конуса диафрагм β град.
Диаметр центрального отверстия в
диафрагме d
d
Доля от
Dhc
Диаметр внутреннего цилиндра D1 То же
Высота внутреннего цилиндра H1 То же
Высота водосливной стенки над
диафрагмой Н
2
м
Диаметр водосливной стенки D2 Доля от Dhc Dhc Dhc+ 0,2 Dhc+0,2
Диаметр полупогружной
кольцевой перегородки D
Высота ярусов h
ti
То же Dhc – 0,2 Dhc D
3
м
Число ярусов nti шт.
Зазор между корпусом
и диафрагмой ΔD
м
Ширина шламоотводящей щели b м
Скорость потока на входе
в аппарат v
вх
м/с 0,3…0,5 0,3…0,5 0,3…0,5
Скорость потока на входе
в раструб выпуска v
вых
м/с
Количество выпусков из яруса n3 шт. – – –
Тип гидроциклона
по рисунку
2.10,а 2.10,б 2.10,в
Dhc D
–
–
– –
– –
–
– –
– –
–
– –
– –
Dhc+0,5
hc
90 90
0,5 0,5
0,88
1
0,5 0,5
hc
–
–
0 0
–
–
––––––––––
Проектирование сооружений для очистки сточных вод. М.: Стройиздат, 1990
(Справ. пособие к СНиП 2.04.03–85). С. 31.
137
БЕЛЕВЦЕВ Алексей Никитович
БЕЛЕВЦЕВ Михаил Алексеевич
МИРОШКИНА Лилия Анатольевна
ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ
В МЕТАЛЛУРГИИ
Учебное пособие
Редактор
Компьютерная верстка
Подписано в печать 28.05.07 Бумага офсетная
Формат 60 90 1/
Рег. № 854 Тираж 350 экз. Заказ 1364
Московский государственный институт стали и сплавов,
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Издательство «Учеба» МИСиС,
117419, Москва, ул. Орджоникидзе, 8/9
Тел.: 954-73-94, 954-19-22
Отпечатано в типографии издательства «Учеба» МИСиС,
117419, Москва, ул. Орджоникидзе, 8/9
138
Г.С. Петренко
16
А.В. Калинкиной
Печать офсетная Уч.-изд. л. 8,63
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]