Ультрафильтрация и обратный осмос

Ультрафильтрация и обратный осмос – это мембранные процессы разделения жидких систем. Сущность методов заключается в том, что разделяемые водные растворы фильтруются через полупроницаемые мембраны, которые способны пропускать молекулы воды и не пропускают ионы или молекулы находящихся в воде соединений. В результате с одной стороны мембраны оказывается очищенная вода, а с другой – концентрированный раствор.

Ультрафильтрацию и обратный осмос условно разделяют в зависимости от размера задерживаемых частиц: 0.001÷0.02 мкм в первом и 0.0001÷0.001 мкм во втором случае. Размеры пор в мембранах при ультрафильтрации и обратном осмосе (гиперфильтрации) соответственно составляют 50÷2000 Å и около 10 Å.

Процессы ультрафильтрации и обратного осмоса находят применение как в системах водоподготовки, так и в системах очистки сточных вод промышленных предприятий. Преимуществами методов являются относительно небольшие энергозатраты, простота и компактность установок, возможность автоматизации и высокая эффективность очистки, сконцентрированные вещества легче утилизируются или уничтожаются. Недостатками являются необходимость предварительной тщательной очистки воды от взвешенных веществ и некоторых других компонентов (кальция, железа, марганца), ограниченный срок службы мембран (1÷2 года), их биообрастание и необходимость корректировки водородного показателя очищаемой воды (в пределах 4÷7) для предотвращения осаждения не мембранах некоторых металлов.

Перенос воды и растворенного вещества через мембраны упрощенно описывается уравнениями:

 

,	(4.128)
,	(4.129)

где Q ₁ – расход воды через мембрану;

р – рабочее давление над исходным раствором;

Δ π = π ₁ – π ₂ – разность осмотического давления раствора у поверхности мембраны и в фильтрате;

Δ С – разность концентраций растворенного вещества у поверхности мембраны и в фильтрате;

k ₁ и k ₂ – константы проницаемости соответственно воды и растворенного вещества для данного типа мембраны.

Осмотическое давление растворов можно определять по скорректированному уравнению Вант-Гоффа:

 

,

(4.130)

где α – степень диссоциации растворенного вещества;

с – мольная доля растворенного вещества;

R – газовая постоянная;

Т – абсолютная температура раствора.

Осмотическое давление растворов солей, особенно концентрированных, достаточно велико, поэтому процесс гиперфильтрации ведут при рабочих давлениях порядка 6÷10 МПа. Осмотическое давление водных растворов органических соединений не столь значительно, и процесс ультрафильтрации проводится при давлениях 0.3÷1.0 МПа.

Для ультра- и гиперфильтрации применяются полимерные мембраны – ацетатцеллюлозные, полиамидные и др. толщиной 0.1÷0.2 мкм. Мембраны характеризуются производительностью по фильтрату и селективностью (ультрафильтрационные мембраны – средним размером пор). Паспортные характеристики гиперфильтрационных мембран обычно определяются при фильтровании 0.5 %-ного раствора поваренной слои под давлением 5 МПа, ультрафильтрационных мембран – при фильтровании дистиллированной воды под давлением 0.15 МПа [7].

Селективность мембран выражается процентным отношением разности концентраций компонента в исходной воде и фильтрате к концентрации его в исходной воде:

 

,

(4.131)

где С ₀ и С ₁ – концентрации растворенного вещества соответственно в исходном растворе и в фильтрате.

Характеристики некоторых типов мембран представлены в приложении 29.

Производительность мембран повышается с ростом рабочего давления от 5 до 15 МПа, селективность их при этом тоже возрастает. Концентрация солей в стоках в пределах 5÷10 % не влияет на селективность мембран, при бóльших концентрациях селективность мембран снижается.

В аппаратах обратного осмоса сточные воды под высоким давлением протекают вдоль мембран. При этом часть воды фильтруется сквозь мембрану и под давлением, близким к атмосферному, по дренажной системе отводится из аппарата. Сконцентрированная часть стока отводится из напорных камер через редукционный клапан, снижающий давление до атмосферного или через рекуператоры энергии давления.

В зависимости от конструктивных особенностей гиперфильтрационные аппараты разделяются на следующие виды:

– аппараты типа «фильтр-пресс»;

– аппараты с трубчатыми мембранами;

– аппараты с рулонными мембранами;

– аппараты с мембранами в виде полого волокна.

Рис. 4.40. Аппарат типа «фильтр-пресс»: 1 – опорные пластины; 2 – мембраны; 3 – паронитовые прокладки; 4 – подача раствора; 5 – выход концентрата; I – блок элементов с последовательным движением транзитного потока по камерам; II – то же, с параллельным движением

Аппараты типа «фильтр-пресс» (рис. 4.40) состоят из набора плоских фильтрующих элементов прямоугольной или круглой формы, плотно зажатых между двумя металлическими фланцами. Фильтрующие элементы чередуются с тонкими паронитовыми прокладками.

Фильтрующий элемент представляет собой опорную винипластовую пластину со щелью для отвода фильтрата, покрытую с обеих сторон дренажной сеткой и мембранами. В ряде случаев опорная пластина может выполняться из пористого пластика – без дренажной сетки.

Сточная вода подается в напорные камеры между фильтрующими элементами последовательно (камера I) или параллельно (камера II). Малая высота напорной камеры (менее 0.1 см) позволяет при небольших расходах получить высокие скорости, что существенно снижает концентрационную поляризацию. Профильтрованная вода по дренажной сетке подводится к щели опорной пластины и далее отводится в коллектор фильтрата.

Аппараты данного типа просты в сборке и надежны в эксплуатации, однако имеют относительно невысокую плотность размещения мембран в единице объема аппарата (100÷300 м²/м³). Подобная конструкция реализована в установках марок УГ-1 и УГ-10 производительностью соответственно 1 и 10 м³/сут.

Аппараты с трубчатыми мембранами состоят из пористых пластмассовых труб диаметром 6÷30 мм, на внутренней стенке которых помещаются дренажный слой и мембрана. Сточная вода под давлением подается в трубу, часть ее фильтруется через мембрану и по дренажу, а затем по порам трубы отводится наружу и стекает в резервуар.

К достоинствам таких аппаратов относятся возможность очистки воды, содержащей крупные взвешенные вещества и удобство механической очистки поверхности мембран от осадков. Недостатки – низкая плотность размещения мембран (около 100 м²/м³) и большие расходы транзитного потока в трубе, необходимые для поддержания высокой скорости, предотвращающей возникновение концентрационной поляризации и выпадение осадка.

Аппараты с мембранами, свернутыми в рулон, состоят из напорного цилиндрического контейнера диаметром 50 мм и размещенных в нем фильтрующих элементов (рис. 4.41).

Рис. 4.41. Гиперфильтрационный аппарат рулонного типа: 1 – подача соленой воды; 2 – дренаж; 3 – турбулизатор; 4 – клеевой шов; 5 – уплотнительное кольцо; 6 – напорный корпус аппарата; 7 – отвод рассола; 8 – полупроницаемая мембрана; 9 – центральная водоотводящая перфорированная трубка; 10 – отвод пресной воды

Элемент состоит из слоя пористого водопроводящего материала (сетки) и двух склеенных в виде пакета мембран с дренажным слоем между ними. Этот элемент свернут в рулон вокруг перфорированной трубки.

Исходная вода подается к торцу рулона и протекает по его пористому слою.

Исходная вода подается к торцу рулона и протекает по его пористому слою в направлении, параллельном оси рулона. При этом фильтрат, прошедший через мембраны, в слое дренажного материала по спирали стекает к центральной водоотводящей трубке и отводится из аппарата.

Такая конструкция отличается простотой замены фильтрующих элементов и высокой плотностью укладки мембран (до 600 м² на 1 м³ объема). Недостатки конструкции: сложность изготовления фильтрующего элемента из-за необходимости склеивания мембран и необходимость тщательной предварительной очистки воды, поступающей в аппарат.

Аппараты с мембранами в виде полого волокна имеют в основе полимерные (ацетатцеллюлозные, полиамидные, нейлоновые) трубки диаметром 50÷200 мкм (отношение диаметра к толщине стенки 4÷5). Такие волокна могут выдерживать высокое давление и поэтому не требуют поддерживающих и дренажных устройств.

Волокна пучками наматываются вокруг центральной пористой трубы диаметром 120÷220 мм, которая помещается в напорный цилиндрический контейнер (рис. 4.42). Концы волокон выводятся через пробку из эпоксидной смолы в торцовую камеру фильтрата. Концентрат отводится с периферии элемента.

Рис. 4.42. Аппарат с мембранами в виде полого волокна: 1 – подача исходной воды; 2 – распределительная трубка исходной воды; 3 –корпус; 4 – полое волокно; 5 – перегородка камеры фильтрата; 6 – выход фильтрата; 7 – выход концентрата

Достоинства аппаратов с мембранами в виде полого волокна: высокая плотность размещения мембран (до 20000 м² на 1 м³ объема камеры); возможность хранения мембран в сухом виде; возможность обработки стоковв широком диапазоне рН (от 4 до 11 для нейлоновых трубок). Недостатки: относительно низкие производительность существующих мембран (0.005÷0.01 м³/сут.) и селективность; необходимость удаления из воды взвешенных частиц размером более 1÷10 мкм перед подачей воды в аппарат; трудность в обнаружении и замене поврежденных волокон.

Установки ультрафильтрации и обратного осмоса в зависимости от производительности, состава стоков и необходимой степени их очистки могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

По одноступенчатой схеме работают установки небольшой производительности. Для установок большой производительности и при необходимости значительного концентрирования стоков целесообразно применение многоступенчатых схем.

На практике метод ультрафильтрации используется для извлечения из сочных вод эмульгированных масел и смазок, фенолов. Метод обратного осмоса применяется для удаления из воды ионов тяжелых металлов, радиоактивных изотопов, а также для регенерации растворов электролитов.

 

Обеззараживание сточных вод

 

Для уничтожения патогенных микроорганизмов и исключения заражения ими водоемов сточные воды перед спуском должны быть обеззаражены. Оценку эффективности обеззараживания сточных вод производят по коли-индексу – показателю, представляющему количество бактерий кишечной палочки, содержащихся в 1 л сточной воды. Обычно обеззараживание считается достаточным, если коли-индекс равен 1000.

В соответствии с [1] обеззараживание следует проводить хлором или хлорсодержащими реагентами. Однако на практике в последние годы находят применение и другие методы – с использованием озона и УФ-облучения.

При обеззараживании сточных вод рекомендуется использовать жидкий хлор или гипохлорит натрия, получаемый непосредственно на станциях водоочистки в электролизных установках. При расходах сточных вод до 1000 м³/сут. могут использоваться хлорная известь и гипохлорит кальция [12].

Установка для обеззараживания сточных вод хлором состоит из следующих элементов: склада расходного хлора, узла испарения жидкого хлора, дозирования газообразного хлора и образования хлорной воды. Для небольших установок хлор испаряют в той таре, в которой он хранится. Если расход хлора превышает 30 кг/ч, то применяют испарители с искусственным подогревом.

Под действием тепла хлор в баллонах постепенно испаряется и в виде газа поступает в промежуточный баллон, где освобождается от капель жидкого хлора и механических примесей. Далее хлоргаз поступает в хлоратор-дозатор, откуда направляется в эжектор, где перемешивается с рабочей водой и направляется в предварительно очищенные стоки для дезинфекции. Выход газообразного хлора зависит от вида тары, в которой он поставляется и может быть принят по табл. 4.14.

 

Таблица 4.14

Выход газообразного хлора при температуре 10 ºС без подогрева

Тара	Площадь наружной поверхности тары, м^2	Средний выход хлора, кг/(м^2 · ч)
Баллоны вместимостью 40 л, установленные вертикально	0.99	0.7
То же, наклонно под углом 20º	0.9
Контейнеры вместимостью 800 л	4.7	3÷4
Танк вместимостью 40 м^3		2÷3

 

Серийно выпускаемые хлораторы регулируются на производительность по хлору 1.28÷8.1 и 2.05÷12.8 кг/ч. Хлоргаз проходит через хлоратор под разрежением, создаваемым эжектором, что исключает проникновение токсичного газа в помещение хлораторной.

Расчетные дозы активного хлора, г/м³, при дезинфекции сточных вод составляют:

– после механической очистки – 10;

– после механохимической очистки при эффективности отстаивания свыше 70 % и неполной биологической очистки – 5;

– после полной биологической, физико-химической и глубокой очистки – 3.

Для смешения хлорной воды со сточной жидкостью применяют смесители различного типа. Наиболее простым является ершовый смеситель, применяемый при расходах до 1400 м²/сут. При бóльших расходах обычно применяются смесители типа «лоток Паршаля». Непосредственно обеззараживание воды происходит в контактных резервуарах, рассчитанных на продолжительность пребывания сточных вод в течение 30 минут. Размеры типовых контактных резервуаров указаны в приложении 30.

Контактные резервуары (рис. 4.43) конструктивно аналогичны первичным отстойникам. Количество выпадающего в них осадка принимается на 1 м³ обрабатываемой воды: 1.5 л – после механической очистки, 0.5 л – после биологической очистки. Влажность осадка – 98 %. Осадок удаляется 1 раз в 5÷7 суток, скребками для удаления осадка контактные резервуары оборудовать необязательно. При удалении осадка из контактных резервуаров иногда используется барботаж воздухом с интенсивностью 0.5 м³/(м² · ч). Количество контактных резервуаров на очистных сооружениях – не менее двух.

По сравнению с хлором озон обладает более высоким бактерицидным действием. Он оказывает универсальное действие, проявляющееся в том, что одновременно с обеззараживанием воды происходит улучшение физико-химических и органолептических показателей воды.

 

Рис. 4.43. Контактные резервуары: 1 – подвод воды; 2 – сборный канал; 3 – воздуховод; 4 – отвод воды; 5 – трубопровод технической воды; 6 – струенаправляющий щит; 7 – распределительный канал

Озонирование для обеззараживания целесообразно применять:

– при недопустимо высоком содержании остаточного хлора в очищенных сточных водах и необходимости дехлорирования, удорожающего процесс обеззараживания;

– при наличии в сточной жидкости компонентов, образующих при обработке хлором вещества более токсичные, чем исходные, или усиливающие цветность и запах воды (паратион, манолонитрил, карбофос и др.);

– при наличии в сточной жидкости патогенных вирусов и споровых форм бактерий;

– при комплексном применении озона для обеззараживания стоков и устранения вредных веществ, которые другими способами устранить невозможно или экономически нецелесообразно;

– при невозможности разместить склады хлора на станции очистки ввиду близости жилой застройки.

Озонаторные установки состоят из следующих основных элементов: озонаторов для синтеза озона, оборудования для подготовки и транспортирования воздуха, оборудование высоковольтного электропитания, камер контакта озона с обрабатываемой водой и оборудования для утилизации остаточного озона.

Озон получают из кислорода воздуха или технического кислорода с использованием тлеющего высоковольтного разряда (напряжение между электродами 5÷29 кВ [13]). Для получения 1 кг озона по различным данным требуется от 50÷60 м³ [18] до 70÷80 м³ [13] воздуха, расход технического кислорода примерно на порядок меньше.

Наибольшее распространение получили трубчатые озонаторы, в которых озон получают при движении воздуха между концентрическими трубчатыми электродами, разделенными стеклянными диэлектриками (рис. 4.44).

 

Рис. 4.44. Принципиальная схема озонатора трубчатого типа большой производительности: а) схема озонатора; б) схема трубчатого разрядного элемента: 1 – корпус; 2 – крышка; 3 – смотровые окна; 4 – выход озоно-воздушной смеси; 5 – трубчатый элемент; 6 – отвод охлаждающей воды; 7 – подвод осушенного воздуха; 8 – электрические контакты; 9 – разделительная стенка корпуса; 10 – подвод электроэнергии; 11 – подвод охлаждающей лили; 12 – центрирующее устройство; 13 – электрический контакт; 14 – высоковольтный электрод– металлизированный слойна внутренней стенке стеклянной трубки; 15 – диэлектрик – стеклянная трубка; 16 – низковольтный электрод – металлическая трубка

При приготовлении озона из сжатого воздуха большое внимание уделяется предварительной подготовке воздуха, заключающейся в очистке его от твердых частиц, масел и влаги. Для осушки воздуха используются адсорбционные фильтры, загруженные силикагелем или алюмогелем. При производительности озонаторов свыше 6 кг/ч применяется предварительная осушка воздуха путем искусственного его охлаждения.

Технические характеристики отечественных озонаторов указаны в приложении 31.

Подача озоно-воздушной смеси в обрабатываемую воду и смешение ее с водой может осуществляться при помощи механических, эжекторных или барботажных смесителей. Обработка воды производится в контактных камерах, выполняемых в зависимости от расхода воды и продолжительности контакта в виде колонн или прямоугольных закрытых резервуаров. Доза озона принимается равной 6÷10 г/м³ при продолжительности контакта 8÷10 мин. Если озонированию подлежат сточные воды, прошедшие неполную биологическую очистку (БПК_полн ≥ 15 мг/л), то доза озона увеличивается до 15÷30 г/м³, а продолжительность контакта до 0.3÷0.5 ч.

Основным недостатком метода является его высокая энергоемкость. Для выработки 1 кг озона с учетом работы вспомогательного оборудования требуется 20÷30 (до 40) кВт · ч электроэнергии. Кроме того, озонаторное оборудование достаточно громоздко и требует высококвалифицированного обслуживания.

В установках УФЛ-обеззараживания используются ультрафиолетовые лучи с длиной волны 220÷280 нм, действующие губительно на бактерии. Источником ультрафиолетовых лучей в бактерицидных установках данного типа являются ртутно-аргонные или ртутно-кварцевые лампы, устанавливаемые в трубчатом кварцевом чехле соосно внутри трубчатого металлического корпуса. Чехол защищает лампу от контакта с водой, но свободно пропускает УФ-лучи. Обеззараживание происходит во время протекания воды в пространстве между корпусом и чехлом при непосредственном воздействии излучения на микроорганизмы.

Преимущества данного метода состоят в том, что излучение действует мгновенно, поэтому отпадает необходимость в контактных резервуарах. Бактерицидные установки не нуждаются в реагентах, они компактны и потребляют мало энергии, просты в управлении и могут быть легко автоматизированы. К недостаткам УФЛ-установок следует отнести малый срок службы бактерицидных ламп и необходимость тщательной очистки воды от взвешенных веществ, поглощающих ультрафиолетовое излучение. Необходима также периодическая чистка наружной поверхности кварцевого чехла от осаждающихся на его поверхности соединений.

 

 

Прочие методы

 

Наряду с рассмотренными выше методами очистки сточных вод находят применение и другие методы химической и физико-химической очистки, такие как окисление, эвапорация, кристаллизация, термическая обработка и пр.

Метод окисления применяют для обезвреживания сточных вод, содержащих токсичные примеси (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод, а также очищать другими методами (сероводород, сульфиды). Данные виды соединений характерны для сочных вод цехов гальванических покрытий, горнодобывающей, нефтехимической и целлюлозно-бумажной промышленности.

Окисление – это реакция, сущность которой состоит в отнятии электронов от атомов или ионов какого-либо вещества другим веществом – окислителем. При обезвреживании стоков окислители подбираются таким образом, чтобы в результате данной реакции образовывались нетоксичные или малотоксичные соединения. В практике водоочистки наиболее часто используются хлорсодержащие окислители (хлор, гипохлориты кальция и натрия, хлорная известь, диоксид хлора), озон, технический кислород и кислород воздуха.

Обезвреживание сточных вод газообразным хлором и его соединениями – один из самых распространенных способов очистки их от цианидов, сульфидов и гидросульфидов, сероводорода, метилмеркаптана и ряда других соединений. Окисление ядовитых цианидов (CN^–) сопровождается переводом их в нетоксичный цианат (CNO^–), который затем гидролизуется с образованием ионов аммония и карбонат-ионов. Сероводород, сульфиды и гидросульфиды окисляются до сульфатов, сульфитов или гидросульфитов. При окислении метилмеркаптана в зависимости от расхода хлора образуются различные продукты [5].

Конструкция установок по обработке сточных вод методом хлорирования зависит от агрегатного состояния вводимых в воду хлорсодержащих реагентов. Обезвреживание газообразным хлором или диоксидом хлора осуществляется в абсорберах. Если реагенты находятся в растворе, то они подаются в смеситель и далее в контактный резервуар (реактор), обеспечивающий требуемую продолжительность контакта окислителей с обрабатываемой водой.

Процессы озонирования применяют для очистки сточных вод от сероводорода, нефтепродуктов, фенола, ПАВ, соединений мышьяка, цианидов, красителей, ароматических углеводородов, пестицидов и пр. При этом одновременно с очисткой обеспечивается обесцвечивание и обеззараживание воды, устранение привкусов и запаха.

В процессе очистки сточных вод озон подается в камеру реакции в виде тонкодиспергированной озоно-воздушной или озоно-кислородной смеси. Подача озона в обрабатываемую воду производится различными способами:

– барботированием озона, распределяемого через фильтросные пластины, через слой воды;

– противоточной абсорбцией озона водой в насадочных абсорберах;

– смешиванием озона с водой в эжекторах или роторных механических смесителях.

Окисление техническим кислородом и кислородом воздуха применяется для обезвреживания сточных вод, содержащих сульфиды, гидросульфиды, сероводород, метилмеркаптан, двухвалентное железо и марганец. Реакции окисления сероводорода и сульфидов идут в жидкой фазе при повышенной температуре и давлении.

Эвапорация (отгонка с водяным паром) применяется для удаления из сточных вод летучих соединений. При этом последние переходят в паровую фазу и удаляются из раствора вместе с паром. Данный метод используется для очистки производственных стоков преимущественно от органических веществ (фенолов, анилина, метиламина и пр.), а также от аммиака.

Перегонка может осуществляться как в периодически, так и непрерывно действующих пароотгонных аппаратах, представляющих собой колонны, заполненные насадкой. Предварительно подогретая сочная вода подается в верхнюю часть колонны и распределяется по всей площади ее поперечного сечения при помощи специальных разбрызгивающих устройств. Пар подается в нижнюю часть колонны и движется навстречу сточной воде. Насыщенный примесями пар из перегонной колонны поступает в нижнюю часть насадочного скруббера, орошаемого растворителем. Примеси переходят из паровой фазы в растворитель, удаляются из скруббера и затем выделяются из растворителя. Выделение загрязнителей из паровой фазы может осуществляться и при конденсации пара с последующим разделением образующейся жидкости на два слоя – водный и органический.

Основные размеры эвапорационных колонн: диаметр 0.8÷3 м; высота слоя насадки 6÷12 м; отношение высоты колонны к ее диаметру не более 5÷10. Плотность орошения принимается равной 1÷2 м³/(м² · ч); расход пара 0.5÷1.5 кг/кг; производительность колонны 20÷200 м³/сут. В качестве насадки могут быть использованы спиральные или гладкие кольца, а также различные зернистые материалы (дробленый кокс, кварц и пр.).

Метод кристаллизации основан на изменении растворимости различных веществ в воде в зависимости от ее температуры. Путем изменения температуры воды получают пересыщенные растворы того или иного вещества, а затем его кристаллы.

Применение этого метода целесообразно при обработке небольших количеств концентрированных сточных вод. При необходимости обработки таким способом недостаточно концентрированных стоков их предварительно упаривают.

Кристаллизация может осуществляться в кристаллизаторах следующих типов:

– периодического действия с естественным охлаждением за счет испарения воды;

– периодического действия с перемешиванием и искусственным охлаждением;

– непрерывного действия большой производительности;

– выпарных аппаратах, работающих при атмосферном давлении или под вакуумом с подогревом сточной воды.

Термические методы обезвреживания сточных вод включают термическое окисление их в паровой фазе (метод «огневого» обезвреживания), термическое окисление в жидкой фазе («мокрое» сжигание), а также термокаталитическое окисление.

Данные методы рекомендуется применять для обезвреживания небольших количеств высококонцентрированных сточных вод.

Сущность «огневого» метода заключается в том, что сточные воды в распыленном состоянии вводятся в высокотемпературные (900÷1000 ºС) продукты горения топлива и испаряются. При этом органические примеси, находящиеся в сточных водах, полностью сгорают, а минеральные примеси образуют твердые или расплавленные частицы, которые выводятся из камеры печи или уносятся с дымовыми газами.

Сущность термоокислительного жидкофазного обезвреживания состоит в окислении органических примесей сточной воды, находящихся в жидкой фазе, кислородом воздуха при повышенных температуре (до 350 ºС) и давлении.

Термокаталитическое окисление применяется при очистке сточных вод, содержащих летучие органические вещества. В этом случае загрязненные сточные воды подаются в выпарной аппарат, где пары воды и органических веществ, а также газы и воздух подогреваются до 300 ºС, а затем смесь подается в контактный аппарат (реактор), загруженный катализатором. Обезвреженная парогазовая смесь охлаждается, и образующийся конденсат используется в производстве.

Выбор метода термического обезвреживания и его конструктивного оформления зависит от состава и свойств веществ, содержащихся в сточных водах. При этом большое значение имеет соотношение концентраций органических и неорганических примесей, а также температуры их кипения и плавления.

 

а)   б)         в)     Рис. 4.45. Печи для термического обезвреживания сточных вод: а) – камерная: 1 – штуцер для отбора дымовых газов; 2 – печь; 3 – форсунка для раствора; 4 – форсунка для топлива; б) – с псевдоожиженным слоем: 1 – плотная фаза сжиженного слоя; 2 – разбавленная фаза сжиженного слоя; 3 – печь; 4 – распыленный загруженный материал; 5 – загруженный материал; 6 – циклонный сепаратор; 7 – труба для возврата материала; 8 – газораспределительная решетка; в) – циклонная горизонтальная: 1 – люк для приборов; 2 – горелка; 3 – кладка из хромомагнезитового кирпича; 4 – кладка из шамотного кирпича; 5 – смотровое стекло; 6 – металлический кожух; 7 – сопла тангенциального ввода вторичного воздуха; 8 – взрывной клапан; 9 – форсунка для подачи сточных вод; 10 – камера с затвором для удаления золы

 

Термическое окисление сточных вод в паровой фазе осуществляется в камерных и циклонных печах и в печах с псевдоожиженным слоем. Устройство печей показано на рис. 4.45.