книги из ГПНТБ / Шабалин А.Ф. Очистка сточных вод предприятий черной металлургии учебное пособие для техникумов

Насадка скрепляется в пачки стальными болтами. Поверхность 1 м3 такой на­ садки составляет [Д = 50 м2, вес — 250 кг.

В скруббер укладывается три яруса насадки, общая рабочая высота их определяется по следующей формуле

Промежутки между ярусами хордовой насадки по 0,43 м.

По конструктивным соображениям принимаем высоту свободного про­ странства над верхним ярусом насадки 2,5 м и под нижним ярусом насадки

1,44 м.

Таким образом, общая высота верхней части обесфеноливающего скруб­ бера определится по следующей формуле:

Нв = 10,56+2 • 0,43+ 2,50+ 1,44 = 15,36 м.

Необходимую поверхность металлической спиральной насадки, орошаемой свежей щелочью, определим по формуле

F'c н = 4 н ' W = 550 ‘ 30 = 16 500 м2.

В скруббер укладывают два яруса спиральной насадки из металлической

Необходимую поверхность металлической спиральной насадки, орошаемой циркулирующими фенолятами, определим по формуле

Fc. в = fc’. н • w = 275 • 30 = 8250 м2-

186 Очистка сточных вод обогатительных фабрик и коксохимических заводов

Рабочую высоту второго яруса металлической насадки, орошаемой цир­ кулирующими фенолятами определяем по формуле

Принимаем: свободное пространство над насадкой 1,47 м и под насадкой 3 м. Таким образом, общая высота нижней части скруббера выразится фор­

мулой

Нн = 8 + 0,43 + 1,47+ 4 4- 1,47+3= 18,37 м.

Общая высота обесфеноливающего скруббера определится согласно фор­ муле

н = Яв+ Ян= 15,36+ 18,37 = 33,73 м.

Принимаем высоту Н = 34 м.

Вентилятор для циркуляции пара в скруббере подбираем по количеству циркулирующего пара (?ц.п= 60000 м?/час и напору, необходимому для прео­ доления сопротивлений в насадках и трубопроводе.

Сопротивление на 1 м деревянной хордовой насадки принимаем Дйв =

=5 мм вод. ст. Для всей верхней насадки сопротивление будет

ДНв = 10,56 ■ 5» 53 мм вод. ст.

пара vn = 15 м/сек складывается из потерь на местные сопротивления и на трение в паропроводе.

Местные сопротивления определим по следующей формуле:

ния с ротором из нержавеющей стали в чугунном кожухе. Мощность элек­

него яруса металлической спиральной насадки скруббера при плотности оро­

188 Очистка сточных вод обогатительных фабрик и коксохимических заводов

что составляет на 1 кг фенолов около 0,4 кг щелочи.

Резервуар для приема фенолятов из обесфеноливающей колонны рассчи­ тываем на восьмичасовой расход 10%-ного раствора щелочи

7р ф =8- Гф.тов =8 -0,556 = 4,5 м3.

Принимаем горизонтальный резервуар диам. 1,40 м и длиной 2,3 м из углеродистой стали толщиной 4 мм.

Насос для перекачки фенолятов принимаем Мелитопольского завода мар­ ки 2НК производительностью 12,6 м3/час с напором 29 м вод. ст. с электро­ двигателем мощностью 2,4 кет.

Хранилище для фенолятов предусматриваем на 20-суточную производи­ тельность обесфеноливающей установки

Vx. ф = ^10% щел • 24 • 20 = 0,556 ■ 24.20 = 267 м*.

Принимаем 4 горизонтальных цистерны диам. 3,0 м длиной 10,0 м из угле­ родистой стали толщиной 5 мм.

Необходимое количество щелочи для подачи на орошение верхних ярусов металлической спиральной насадки при использовании щелочи р = 50% опре­ деляем по следующей формуле:

а количество 10%-ного раствора щелочи, подаваемого в скруббер, будет со­ ставлять

Сборник 10%-ного раствора щелочи рассчитываем на четырехсуточный за­ пас по следующей формуле:

^сб. щ = ^0% щел • 24 • 4 = 0,36 • 24 • 4 = 35 м3.

Устанавливаем горизонтальную цистерну емкостью 35 м3 такого же диа­ метра, как и для хранения фенолятов, длиной 5,0 м.

Количество раствора щелочи, подаваемого в скруббер из условия созда­ ния достаточной смачиваемости насадки (2 м3/час на 1 м2 сечения скруббера), должно быть 1Гф =31,8 м3/час. Следовательно, щелочь будет подаваться пе­ риодически

При 4-х подачах в час, продолжительность одной подачи составит 10 сек, и объем подаваемого раствора 90 литров.

12,6 м’/час с напором 29 м и с электродвигателем мощностью 2,4 кет. Всего устанавливается четыре насоса — по два в каждой группе, из них один рабо­ чий и один резервный.

Автоматический регулятор подачи раствора щелочи в скруббер представ­ ляет собой контактные часы, включающие электродвигатель насоса щелочи че­ рез определенное заданное время и на установленный период (число минут) работы электродвигателя.

Автоматический регулятор температуры пара в обесфеноливающей ко­ лонне представляет собой мембранный прибор прямого действия завода «Теплоприбор». Этот прибор в зависимости от температуры пара в колонне автоматически открывает или закрывает клапан на трубопроводе, подводя­ щем пар в змеевик колонны, поддерживая постоянную (заданную) темпера­ туру пара в обесфеноливающей колонне.

Экстракция фенолов, растворенных в воде

Загрязняющие воду растворенные примеси, в том числе и фенол, можно извлечь из воды экстрагированием, т. е. раство­ рением фенола в органическом растворителе, например в бензо­ ле, трикрезилфосфате, бутилацетате, фенолсольване и др. При

этом примеси распределяются между двумя взаимно не раство­

римыми жидкостями — водой и растворителем (экстрагентом).

Способность растворителя к экстрагированию определяется так называемым «коэффициентом распределения». Значение этого коэффициента можно пояснить следующим примером: до­ пустим, что 1 л воды содержит. 2 г фенола. Если в эту воду

нальем 1 л бензола и перемешаем, то получим два слоя жидко­ сти. Затем определим содержание фенола в обоих слоях. Оказы­

190 Очистка сточных вод обогатительных фабрик и коксохимических заводов

Как видно из табл. 22, при обработке той же воды, содержа­ щей фенол, фенолсольваном, вместо бензола, его потребуется в. 22 раза меньше, чем бензола.

Количество фенолов, перешедших в экстрагент, тем больше,

чем больше количество растворителя. Однако как бы велико ни было это количество, часть фенолов остается растворенными

в воде.

Экстрагент с растворенным в нем фенолом подвергается по­

следующей обработке с целью извлечения экстрагента для пов­ торного его использования. При этом тем легче регенерация экстрагента, чем выше значение коэффициента распределения.

Кратко рассмотрим сущность экстракции фенолов из сточных вод бензолом и бутилацетатом.

При экстракции фенолов бензолом сточные воды предвари­

тельно хорошо осветляются от смол, масел и механических при­ месей отстаиванием и фильтрованием. Осветленная вода промы­ вается бензолом, чаще всего в двух непрерывно действующих экстракторах по принципу противотока. Затем насыщенный фе­ нолами бензол подвергается регенерации, которая может осуще­ ствляться двумя способами: дистилляцией, основанной на разно­ сти температур кипения бензола и фенолов, и промывкой бензо­

ляется отстаиванием от бензола и направляется на переработку

для получения чистого фенола. Освобожденный от фенолов бен­

зол вновь направляется в экстракторы. Степень извлечения фе­ нолов из сточных вод коксохимических заводов бензолом, по дан­ ным иностранной практики, достигает 70—80%, несмотря на хо­

рошую растворимость фенолов в бензоле :(15—20 г/л). При этом

вочищенной воде остается от 0,2 до 0,45 г/л фенола при началь­ ном его содержании в воде от 1 до 2 г/л. Расход оборачиваемого сырого бензола в 1,5—2,5 раза превышает количество обесфеноливаемых сточных вод. Количество расходуемого пара составля­ ет 20—25 кг на 1 л<3 фенольных сточных вод.

Экстракция фенолов бутилацетатом (рис. 71) осуществляется

втри этапа.

На первом этапе (рис. 71, а) осуществляется предварительная

очистка фенольных сточных вод от масла и механических приме­ сей. Получаемое грязное масло отправляют на конденсацию, а кетоновое масло — на дальнейшую переработку.

На втором этапе (рис. 71, б) выполняется собственно экст­

ракция фенола из сточных вод с помощью растворителя — бутил­ ацетата. При этом фенолы распределяются между двумя вза­

имно не растворимыми жидкостями—водой и бутилацетатом.

Здесь предварительно очищенная вода промывается бутилацета­ том по принципу противотока. Очищенная (слабозагрязненная)

Рис. 71. Схема экстракционной обесфеноливающей установки:

а— первый этап; б — второй этап; в—третий этап; 1— осадочный бассейн; 2— резервуар для грязного масла; 3— сепаратор для гряз­ ного масла; 4— фильтр из коксовой мелочи; 5 — промежуточный резер­ вуар для фенольной воды; 6— резервуар для фенольной воды; 7 — теп­ лообменник; 8—кетоновая колонна; 9—конденсатор; 10 — сепаратор; 11 — резервуар для кетонового масла; 12—холодильник; 13 — колонна для продувки газом; 14—противоточная промывная установка; 15— во­ дяная колонна; 16 — резервуар для растворителя; 17 — резервуар для

подогреватель; 24 — перегонная установка; 25 — резервуар для сырого фенола

192 Очистка сточных вод обогатительных фабрик и коксохимических заводов

вода может быть передана на тушение кокса или на дополни­ тельную очистку перед выпуском в водоем, а насыщенный фено­ лом бутилацетат—поступает на регенерацию.

На третьем этапе (рис. 71, в) осуществляется регенерация

растворителя с выделением сырого фенола дистилляцией, осно­ ванной на разности температур кипения фенола и растворителя

)(бутилацетата). При этом растворитель возвращается снова в противоточный промыватель второй ступени (на экстракцию),

а сырой фенол отправляется на дальнейшую переработку.

Эта же схема применяется и при других экстрагентах (фенол-

сольван и пр.).

Эксплуатационные показатели бутилацетатной и фенолсоль-

очищенной воде от 0,05 до 3 г/л, при содержании их в воде перед очисткой от 10 до 20 г/л; расход растворителя на 1 м3 очищенной

вании фенолсольвана — 100 кг на 1 м3 очищаемой сточной воды.

Необходимо отметить, что методы экстракции в заграничной практике применяют только для смеси фенолов (одноатомных — летучих и многоатомных — нелетучих, содержащихся в сточных водах одновременно). При этом жирные кислоты (уксусная кис­ лота) из сточных вод не экстрагируются.

Способ экстракции проходит в настоящее время лаборатор­ ные испытания с целью выявления оптимальных условий для применения при очистке от фенолов сточных вод коксохимиче­ ских заводов.

§ 5. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ФЕНОЛЬНЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Фенольные сточные воды коксохимических заводов, кроме фе­ нолов, содержат и другие растворенные вещества, а также ме­ ханические примеси: смолу, масла и другие взвешенные веще­ ства. Кроме того, в процессе обесфеноливания эвапорационным методом надсмольные воды в аммиачно-известковой колонне обогащаются известью. Очистка фенольных сточных вод от ме­ ханических примесей осуществляется обычно в два или более приема.

*А. Ф. Шабалин, Водоснабжение и очистка сточных вод в Германской Демократической Республике, Гипромез, 1956.

**Первые цифры относятся к бутилацетатной, вторые — к фенолсольвановой установке.

Рис. 72. Прямоугольный известковый отстойник