Метод парафазного каталитического окисления.

 

В основе метода лежит гетерогенное каталитическое окисление кислородом воздуха при высокой температуре летучих органических веществ, находящихся в промышленных сточных водах. Процесс протекает интенсивно в паровой фазе в присутствии меднохромового, цинкохромового, медномарганцевого или другого катализатора.

 

Представим процесс окисления.

Сточная вода из сборника 1 подается в выпарной аппарат 2 откуда упаренная пульпа поступает на центрифугу 7 где обезвоживается.

Образующийся осадок направляется на сжигание в печь. Водяной пар вместе с летучими органическими веществами из выпарного аппарата поступает в теплообменник 3 где нагревается за счет тепла парогазовой смеси, выходящей из контактного аппарата. После теплообменника пары смешиваются с горячим воздухом и поступают в контактный аппарат, в котором происходит окисление органических веществ. Дымовые газы из печи 6 поступают в котел – утилизатор, где образуется пар, направляемый в выпарной аппарат 2.

Достоинства процесса:

Установки характеризуются высокой производительностью по сточной воде и высокой степенью обезвреживания достигающей 99.8%.

Недостатки установки:

Возможность отравления катализаторов соединениями фосфора, фтора, серы. Возникает необходимость удаления предварительно каталитических ядов из сточных вод.

Огневой метод:

Этот метод обезвреживания сточных вод является наиболее эффективным. Сущность его заключается в распылении сточных вод непосредственно в топочные газы нагретые до t 900-1000º С. При этом вода полностью испаряется, а органические примеси сгорают. Содержащиеся в воде минеральные вещества образуют твердые или расплавленные частицы, которые улавливаются.

Огневой метод нецелесообразно применять для обезвреживания сточных вод, содержащих только минеральные вещества. Этот метод может быть использован ля обезвреживания небольших объемов сточных вод содержащих высокотоксичные органические вещества, очистка от которых другими методами невозможна или неэффективна. Также целесообразно использовать этот метод, если имеются горючие отходы, которые можно использовать как топливо.

В процессах обезвреживания сточных вод различного состава могут образовываться окиси щелочных и щелочноземельных металлов (CaO, MgO, K₂O, Na₂O). Некоторые могут взаимодействовать с компонентами дымовых газов. Например:

Na₂O + Cо ↔ Na₂СО₃

При диссоциации хлоридов в дымовых газах содержатся хлор, и хлористый водород. Органические соединения, содержащие серу, фосфор, галогены могут образовывать SO_2, SO_3, P₂O_5, HCl, Cl₂. Присутствие этих веществ в дымовых газах нежелательно, так как это вызывает коррозию аппаратуры. Из сточных вод, содержащих нитросоединения могут выделяться окислы азота: NO, NО_2, N₂О_3, N₂О_5, при 900º С – практически NО.

Между всеми веществами в газовой фазе происходят сложные взаимодействия с образованием новых соединений, в том числе и токсичных. Это необходимо учитывать при удалении газов в атмосферу.

В зависимости от состава и консистенции сточных вод используют печи различной конструкции: камерные, шахтные, циклонные и с псевдосжиженным слоем.

Недостатки печей:

Камерные и шахтные печи громоздки и характеризуются низкой производительностью до 100л/ (м³, час ), их сооружение связано с высокими капиталовложениями. Они используются в основном для сжигания сульфидных щелоков, и сточных вод аналинокрасочной промышленности.

Наиболее эффективным для этого метода являются циклонные печи. В них благодаря вихревому характеру газового потока создается интенсивный тепло- и массообмен между

каплями сточной воды и газообразными продуктами.

Такие печи работают при больших удельных нагрузках. Используют разнообразные горизонтальные и вертикальные циклонные камеры. При работе таких печей воздух тангенциально вводится в печь и совершает вращательные движения, перемещаясь вдоль оси цилиндра по спирали. Сточная вода подается в форсунки, которыми распыляется и сгорает.

Недостаток таких печей – это большой унос солей с газовым потоком.

В последнее время более успешно используются печи с псевдосжиженным слоем, который создается газом подаваемым под газораспределительную решетку. Печи просты по конструкции, компактности и позволяют полностью обезвреживать сточные воды. В процессе сжигания твердые частицы находятся во взвешенном состоянии. Процесс проводят при 800 – 890ºС. Имеется ряд технологических схем установок огневого оборудования. Имеются установки с утилизацией тепла и без утилизации с очисткой отходящих газов и без очистки. Так же есть схемы с очисткой отходящих газов и утилизацией тепла; схема с котлом-утилизатором и сухой газоочисткой; схема с котлом – утилизатором и мокрой газоочисткой и т.д.