3250

Министерствообразования РФ Волгоградская государственная архитектурно строительная

академия

На правах рукописи

УДК 622.276.8:665.662.43

ШИБИТОВА НАТАЛИЯ ВАЛЕНТИНОВНА

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОЧИСТКИ ШЛАМОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЕТАНОЛА

С ЦЕЛЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШЛАМА В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Специальность 05.14.16. — Технические средства и методы защиты окружающей среды (строительство).

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соисканиеученой степени

кандидата технических наук

Волгоград, 2000

Работа выполнена на кафедре «Процессы и аппараты химических производств и строительных материалов» в Волгоградском государственном

техническом университете

Защита диссертации состоится «26 » декабря 2000 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К 064.63.04 при Волгоградской государственной архитектурно-строительной академии по адресу: 400074,

г.Волгоград,ул. Академическая, 1(ауд. 806, корп. В).

Сдиссертацией можно ознакомится в библиотеке Волгоградской государственной архитектурно-строительной академии.

а

1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы . Значительная часть сточных вод современных химических , нефтехимических и пищевых предприятий представляет собой жидкие среды загрязненные твердыми отходами производств , так называемые шламовые стоки . Такие стоки невозможно направлять на биологическую очистку, поэтому они подвергаются предварительной очистке в отстойниках , фильтрах , центрифугах и т.д. Образующийся в процессе разделения шлам необходимо захоронить , что , в свою очередь , требует устройства специальных полигонов, которые являются мощнейшими источниками загрязнения атмосферы и грунтовых вод , кроме того , такие полигоны занимают значительные пло-

водств остается наиболее острой для России . Ежегодное их увеличение на душу населения составляет 4-6%. Причем темпы образования отходов значительно опережают процессы их переработки , утилизации и естественного обеззараживания.

Таким образом , переработка отходов предприятий является

дварительной очистки сточных вод от таких высокотоксичных веществ , как метанол , ацетон , ЧХУ и др. Эти вещества не толь-

Основные задачи :

- оценка экологических аспектов негативного воздействия твердых и жидких отходов на окружающую среду ;

- изучение и анализ процессов , связанных с течением жидких: сред в элементах конструкций оборудования для перера-

грязнения твердыми отходами при использовании разработанной схемы их утилизации .

Основная идея работы состоит в использовании энергии струи орошающего потока для вращения распределительного устройства жидкости , а также в применении " глухих" тарелок вихревого типа для ступенчатой обработки загрязненного потока " острым " паром .

Методы исследования включали : аналитическое обобщение известных научных и технических результатов , физическое и математическое моделирование , современные приборы стробоскопического эффекта , мощное программное обеспечение типа • PRO-II , обработку экспериментальных данных методами математической статистики .

Научная новизна работы состоит в том, что - разработан эффективный метод защиты окружающей среды

от загрязнения твердыми отходами путем извлечения из них токсичных веществ и последующим использованием шлама .для производства строительных материалов ;

- разработана физическая и математическая модели течения жидких сред в элементах распределительного устройства ;

- получены экспериментально подтвержденные зависимости , характеризующие распределение жидкости по сечению колонны ;

- установлена связь между параметрами , обеспечивающими оптимальные режимы работы распределительного устройства центробежного типа, вращение которого создается за счет энергии

н а м и к и при моделировании изучаемых процессов , подтвержденных удовлетворительной сходимостью полученных результатов экспериментальных , лабораторных и производственных исследований ,патентной чистотой разработанного технического решения , а также применением современных приборов и методик расчета .

Практическое значение работы :

-для обеспечения защиты окружающей среды и предотвра-

бежного распределителя жидкости , новизна его подтверждена патентом РФ ( № 2033848 );

качестве вторичного сырья для производства строительных материалов ;

- разработаны рекомендации по проектированию аппаратов для очистки сильно загрязненных стоков ;

- проведена промышленная прочерка эффективности работы разработанной конструкции массообменного аппарата ;

- разработана методика технологических расчетов массообменных процессов , моделирующих реальные условия и режимы

специализирующиеся на разработке контактных устройств массообменных аппаратов .

На защиту выносятся :

- способ очистки шламовых стоков от токсичных летучих

ночного типа , снабженная "глухими" контактными тарелками ви-

хревого типа , позволяющие десорбировать легкие компоненты "острым" паром ;

боты докладывались и получили одобрение на международной научно-технической конференции 1998г. , ежегодной научной конференции Волгоградского государственного технического университета , на техническом Совете ОАО " Химпром ".

Публикации . Результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах и патенте РФ .

Объем и структура работы . Диссертация состоит из введения и 5 глав , заключения , списка литературы и приложения . Общий объем работы 157 страниц, в том числе : 6 таблиц , 21 рисунков , список литературы из 137 наименований , 5 приложений .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность работы , сформулированы задачи исследований . Показана научная новизна и практическая ценность диссертационной работы .

В первой главе дан критический анализ основных теоретических и экспериментальных исследований , связанных с процессами истечения струй из отверстий и насадков , с течением ньютоновских и неньютоновских жидкостей по непроницаемым и пропинаемым стенкам вращающихся насадков . Многообразие затронутых работ объясняется сложностью процессов , которые связаны с распределением жидкости по сечению аппарата .

Действительно, прежде чем жидкость попадет на поверхность насадки массообменного аппарата, она под действием цен-

рактеристики , которые определили выбор соответствующих уравнений .

В первой главе приведен критический обзор современных конструкций , показаны тенденции развития распределительных устройств жидкости , надежная работа которых во многом определяет эффективность массообменных и тепловых аппаратов хи-

мической и нефтехимической промышленности , грануляционных

ловлено не только желанием конструкторов создать более совер-

все распределительные устройства разделяются на струйные и разбрызгивающие оросители .

К первой группе относятся устройства , подающие жидкость отдельными струями : распределительные плиты , желоба , дырчатые трубы и оросители типа ceгнерова колеса .

Ко второй группе относятся устройства, в которых подаваемая на насадку жидкость разбрызгивается на капли : тарельчатые и многоконусные оросители , использующие центробежную силу или колебательные движения для дробления на капли.

Очевидно , что универсальной конструкции распределительного устройства жидкости , пригодной для любого процесса , не существует, поэтому выбирают такой ороситель , который в боль-

устройств для массообменных процессов , как правило , исполь-

воды и рекомендации различных исследователей по выбору оросителей , обеспечивающих более равномерное распределение

ли рекомендуют разбрызгивающие устройства , другие считают их применение нецелесообразным .

Между тем данные лабораторных исследований по влиянию степени смоченности поверхности насадки и опыта промышленной эксплуатации показывают возможность высокоэффективной работы насадочных и пленочных аппаратов при применении разбрызгивающих оросителей . Поэтому в данной работе разработана конструкция оросителя центробежного типа , вращение которого обеспечивается за счет энергии струи орошающей жидкости , направленной на лопатки , закрепленные по периферии тарелки .

Во второй главе приводится описание и работа разработанных конструкций массообменного аппарата и центробежного распределителя жидкости.

Для обезвреживания шлама сточных вод от химических реагентов возможны два пути , один путь связан с многократным промыванием шлама , но он менее вероятен, так как требует

только удалить метанол из шлама, но и выделить метанол в качестве продукта.

Известные конструкции массообменных аппаратов не позволяли одновременно проводить процессы десорбции и ректифи-

тки , поэтому ниже приводится описание конструктивных особенностей узлов и работы массообменного аппарата.

Конструкция центробежного распределителя жидкости защищенного патентом РФ , представляет собой коническую тарел-

ленной на крестовине , опирающейся на корпус колонны , при-

зом : трубы устанавливались вертикально и по торнам прихваты-

8

выход паров HKK

орошение

исходная смесь

греющий пар

шламовый сток

Рис. 1 Массообменный аппарат