Способ локальной очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных стоков и установка для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК C02F1/20 C02F1/20 C02F101/10 C02F103/24 

Изобретение относится к очистке сточных вод, содержащих сульфиды, и может быть использовано для локальной очистки высококонцентрирован ныл сульфидсодержащих сточных вод ко- жевенных предприятий

Цель изобретения - повышение степени очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных стоков, снижение удельного сопротивления фильтрации образующегося осадка, предотвращение загрязнения окружающей среды сероводородом и увеличение степени рекуперации серосодержащих соединений.

Для осуществления способа подкис- ление проводят до рН 4-4,5 введением кислоты в течение 1-10 мин, рассредоточено не менее чем в 10 точек на 1 м поперечного сечения реактора со скоростью 1 м/с через 5-15 мин предварительной аэрации, а аэрационную дегазацию осуществляют в течение 2- 3 ч с интенсивностью подачи воздуха

Л }

50-90 м /м . ч и последующим отстаиванием в течение 1-2 ч. Абсорбцию сероводорода ведут барботажным методом с использованием в качестве абсорбционной жидкости раствора гидроксида натрия с концентрацией 5-15%.

Минимальное значение продолжительности аэрационной дегазации 2 ч получено из условия достижения необходимого эффекта очистки зольного стока от сульфидов в условиях предлагаемой установки. Для получения хорошей структуры образующихся хлопьев с целью их более эффективного осаждения дегезация зольной жидкости не должна длиться более 3 ч. Продолжительность отстаивания меньше 1 ч не обеспечивает требуемого эффекта, а больше 2 ч - приводит к чрезвычайно больше-

му уплотнению осадка. Величины интенсивности аэрации () 50-90 м /м-ч обеспечивают полноту десорбции сероводорода с учетом специфического состава зольных стоков и осуществления процесса в предлагаемой установке. Контактный режим работы установки требует предварительного перемешивания зольного стока для обеспечения однородности среды во всем объеме сооружения, что достигается работой аэрационной системы в течение 5- 15 мин до ввода кислоты в реактор. Минимальный предел назначен с учето характера взвеси зольных стоков, а

5

0

e

0

5

0

5

0

5

максимальный - из условия сокращения потери сульфидной серы за счет окисления кислородом воздуха.

Режим подкисления, предусматривающий залповый ввод кислоты в течение 1-10 мин, рассредоточено не менее чем в 10 точек на 1 мг в зону самого активного перемешивания поперечного сечения реактора со скоростью 1 м/с, определен с целью получения минимальных потерь сульфидных соединений из-за образования коллоидной серы при прямом взаимодействии выделяющегося сероводорода с вводимой концентрированной серной кислотой,а также с целью ускорения процесса десорбции сероводорода. В предлагаемом режиме подкисления осуществляется максимально быстрое перемешивание и подкисление всего объема обрабатываемого зольного стока с минимальным по времени контактом выделяющегося сероводорода с поступающей кислотой. Режим подкисления определен с учетом специфического состава обрабатываемых зольных стоков при применении предлагаемой ,, пя осуществления способа очистки установки.

Нижний предел концентрации абсорбционного раствора определен из условия полного поглощения сероводорода из газовоздушной смеси, концентрация едкого натра 5% и выше гарантирует полное поглощение сероводорода из газовоздушной смеси и исключает возможность проскока сероводорода через абсорбционную колонну даже при подаче газовоздушной смеси до 40 м3/мг. Верхнее значение предела концентрации раствора гидроксида натрия 15% принято с учетом максимального насыщения абсорбционного раствора сульфидом и гидросульфидом натрия по результатам экспериментальной проверки, при которой установлено, что в высококонцентрированных сульфидных растворах, полученных при концентрациях абсорбционного раствора выше 15% и интенсивности подачи газовоздушной смеси 25 мэ/мг-ч, происходит активное окисление сульфидов и гидросульфидов, что приводит к потерям сульфидной серы и к снижению степени рекуперации.

При очистке зольных стоков предлагаемым способом интенсификация процесса очистки осуществляется также подкислением до рН 4,0-4,5, Под-

кисление вызывает перевод сульфид- ных и гидросульфидных соединений в газообразный сероводород, который выделяется из зольного стока путем дегазации аэрированием, а также при

ПОДКИСЛеНИИ ЗОЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ ОДНОвременно происходит процесс оптимальной коагуляции загрязнений минераль- ного и органического происхождения, так как в пределах рН 4-4,5 находится изоэлектрическая точка белков зольной жидкости. В результате под- кисление до этих значений приводит к полной коагуляции белков с образованием хорошо оседающих хлопьевидных частиц. Осадок, образующийся при отстаивании, хорошо отдает воду, его последующая обработка не приводит к выделению сероводорода. Подкисление зольного стока до более низких значений рН позволяет провески процесс десорбции сероводорода более эффективно, но снижение рН ниже изоэлект- рической точки, т.е. ниже 4,0, приводит к измельчению белковых структур, замедляет процесс отстаивания и снижает эффект очистки зольного стока, причем наступившие изменения необратимы. На эффективность отстаивания влияет также и продолжительность процесса дегазации аэрированием. Увеличение продолжительности аэрации больше 3 ч влечет за собой измельчение скоагулированных белковых структур и снижение эффекта очистки от взвешенных веществ.

В качестве абсорбента сероводорода применяют раствор гидроксида натрия, обеспечивающего возможность возврата в производство образующегося при абсорбции раствора сульфида и гидросульфида натрия. Абсорбция сероводорода осуществляется барботажным методом, что снижает потери сульфидной серы в результате окисления по сравнению с методом орошения, обеспечивая достаточно полное поглощение сероводорода из газовоздушной смеси. Эффективное поглощение сероводорода из газовоздушной смеси достигается, если интенсивность барбо- тирования в абсорбере варьируется в пределах 10-25 м /ма. При большей интенсивности барботирования наблюдаются потери сульфидной серы за счет окисления.

Цель изобретения установки для локальной очистки высококонцентриро10

15

20

25

579902

ванных сульфидсодержащих зольных стоков - повышение степени очистки зольных стоков и улучшение качества осадков, предотвращение загрязнения окружающей среды сероводородом и увеличение степени рекуперации серосодержащих соединений.

На фиг,1 представлена схема установки для осуществления способа локальной очистки сульфидсодержащих зольных стоков с рекуперацией серосодержащих соединений; на фиг.2 - аэрационная система; на фиг.З - распределитель кислоты; на фиг.4 - кривые кинетики десорбции сероводорода при разных соотношениях высоты к диаметру H/D; на фиг.5 - кривые кинетики отстаивания зольных жидкостей при разных соотношениях H/D; на фиг.6 - кривые кинетики десорбции сероводорода после аэрационной дегазации с разной интенсивностью аэрации; на фиг,7 - кривые кинетики от- C i аивания зольных жидкостей после аэрационной дегазации с разной интенсивностью аэрации; на фиг,8 - кривые кинетики десорбции сероводорода при различных начальных концентрациях сульфидов и взвешенных веществ и с разной продолжительностью аэра- ционной дегазации жидкости; на фиг.9- кривые кинетики отстаивания зольных жидкостей после десорбции сероводорода с разной продолжительностю аэра- ционной дегазации.

Установка для очистки зольных сточных вод содержит реактор-отстойник I, трубопровод 2 подачи зольного стока, трубопровод 3 подачи воздуха, аэрационную систему 4, емкость 5 для концентрирования серной кислоты, трубопровод 6 для подачи кислоты, задвижку 7 с реле-регулятором по скгна- 45 лу потенциометра, распределитель 8 кислоты, датчик 9 рН-метра, патрубок 10 слива очищенного зольного стока в общую канализацию, патрубок 11 выгрузки осадка на дальнейшую обработку и трубопровод 12 для отвода газовоздушной смеси, Б установке имеется абсорбер 13 барботажного типа, распределитель 14 газовоздушной смеси в абсорбционной колонне, насадки 15, загрузка 16 из инертного материала, трубопровод 17 выхода очищенного от сероводорода воздуха, воздушный фильтр 18, емкость 19 для приготовления абсорбционного раствора едкого

30

35

40

50

55

натра, трубопровод 20 для заполнения абсорбционной колонны раствором едкого натра, трубопровод 21 выпуска насыщенного сульфидом натрия и гид- росульфидом натрия раствора и подачи в производство, датчик 22 потенцио- метрического контроля pS, потенциометры 23, манометры 24, перфорирование труба 25 и отверстия 26.

На фиг.4-9 позициями обозначены: 27 - кривая снижения концентрации сульфидов при H/D ш 3,5; 28 - то же, при H/D 3; 29 - то же, при H/D 30 - то же, при H/D 1; 31 - то же, при H/D 0,5; 32 - кривая кинетики отстаивания зольной жидкости при H/D 0,5; 33 - то же, при H/D 1; 34 - кривая снижения кон-

15799028

60,14 г/л и рН 12,8 при аэрационной обработке с 70 м 3/м2- ч в течение Зч; 53 - кривая кинетики отстаивания зольной жидкости с исходной концентрацией сульфидов 2,05 г/л, взвешенных веществ 20,85 г/л и рН 12,5 после аэрационной дегазации в течение Зч; 54 - то же, после аэрационной дегазации в течение 3 ч; 55 - то же, после аэрационной дегазации в течение 4ч.

10

15

центрации сульфидов при 1азрв 30 м3/м2-ч; 35 - то же, при I

20

, 2аэр

40 м /м -ч; 36 - то же, при 1а9рв

50 37 - то же, при 1аэр- 70 м3/мг ч; 38 - то же, при IQ9p 90 м3/мг-ч; 39 - то же, при 1аэр 100 м3/мг-ч; 40 - то же, при Ia,p 110 м3/м2-ч; 41 - кривая кинетики отстаивания зольной жидкости после аэрационной дегазации с Хдэр НО м / /ма-ч; 42 - то же, с 1аэ 43 - то же, с 1,Эр 90 м 3/м2 ч; 44 - то же, с 1с,эр 70 м3/мг ч; 45 - то же, с Iqgp - 50 мэ/м2-ч; 46 - то же, с 1аэр 40 м3/мг-ч; 47 - кривая снижения концентрации сульфидов в обрабатываемой зольной жидкости с начальной концентрацией сульфидов 2,05 г/л, взвешенных веществ 20,85 г/л, рН 12,5 при аэрационной обработке с Т.аъь 70 м3/м2 ч в течение 2ч; 48 - то же, за время азрационной обработки

3ч; 49 - то же, за время обработки

4ч; 50.- кривая снижения концентрации сульфидов в обрабатываемой зольной жидкости с начальной концентрацией сульфидов 2,05 г/л, взвешенных веществ 60,10 г/л и рН 12,8 при аэрационной обработке с Ia9p 70 м / в течение 4 ч; 51 - время снижения концентрации сульфидов в обрабатываемой зольной жидкости с начальной концентрацией сульфидов 2., 50 г/Л, взвешенных веществ 20,80 г/л и рН

12,5 при аэрационной обработке с I 70 м3/м -ч в течение 3 ч; 52 - кривая снижения концентрации сульфидов в обрабатываемой зольной жидкости с начальной концентрацией сульфи- дов 2,50 г/л, взвешенных веществ

Установка (реактор-отстойник) выполнена из металла с внутренним антикоррозийным покрытием, герметично, с рабочим оСъемом 10-25 ми состоит из конической и цилиндрической частей с обособленными зонами реакции, отстаивания и улавливания газовоздушной смеси. Отношение высоты цилиндрической части к диаметру составляет 1-2. Угол присоединения конической части к цилиндрической дол- 25 жен быть не больше 30 . Трубопровод 2 подачи зольного стока в установку осуществляется на верхней границе окончания цилиндрической части установки. Слив очищенного зольного сто- 100м3/мгч; 30 ка осуществляется через патрубок 10, расположенный на 0,4 Н от низа цилиндрической части, а выгрузка осадка - через патрубок 11, расположенный внизу конической части установки. , Из самой верхней точки установки вы-

40

ходит трубопровод 12 для отвода газо- воздушной смеси,

Аэрационная система выполнена из перфорированных коррозионно устойчивых труб по схеме, показанной на фиг,2, Отверстия 26 расположены с нижней стороны труб, причем диаметр отверстий увеличивается от центра к периферии. Исходя из геометрических 45 характеристик дисперсной фазы зольных стоков предел диаметра отверстий должен быть в диапазоне 2-5 мм, а скорость выхода воздуха из отверстий при расчете дырчатой аэрационной системы нужно принимать в пределах 20- 40 м/с.

Система подачи кислоты состоит из емкости 5 для концентрированной кислоты, трубопровода 6 для подачи кислоты, задвижки 7 с приводом и распределителя 8 кислоты (фиг.З). Диаметр окружности, по которой располагается труба распределителя кислоты, должен быть в два раза меньше диаметра ре-

50

55

0

ходит трубопровод 12 для отвода газо- воздушной смеси,

Аэрационная система выполнена из перфорированных коррозионно устойчивых труб по схеме, показанной на фиг,2, Отверстия 26 расположены с нижней стороны труб, причем диаметр отверстий увеличивается от центра к периферии. Исходя из геометрических 5 характеристик дисперсной фазы зольных стоков предел диаметра отверстий должен быть в диапазоне 2-5 мм, а скорость выхода воздуха из отверстий при расчете дырчатой аэрационной системы нужно принимать в пределах 20- 40 м/с.

Система подачи кислоты состоит из емкости 5 для концентрированной кислоты, трубопровода 6 для подачи кислоты, задвижки 7 с приводом и распределителя 8 кислоты (фиг.З). Диаметр окружности, по которой располагается труба распределителя кислоты, должен быть в два раза меньше диаметра ре-

0

5

актора. Диаметр отверстий, располоенных по нижней стороне кольцевой трубы, равен 1 мм. Распределитель 8 кислоты размещается на 0,2-0,9 м над аэрационной системой 4. Все элементы системы выполнены из кислотоупорного материала. Работа задвижки 7 для подачи кислоты автоматизирована по сиг налу рН-метра с контрольным датчиком 9.

Абсорбер 13 барботажного типа выполнен в виде металлической колонны с насадками 15 и загрузкой 16 из инертного материала. Трубопровод 7 выхода очищенного от сероводорода воздуха расположен в верхней части абсорбера, после чего воздух проходит через воздушный фильтр 18, В нижней части абсорбера расположен трубопровод 21 выпуска насыщенного раствора сульфида и гидросульфида натрия. Работа задвижки 7 для слива насыщенного абсорбционного раствора автоматизирована по сигналу потенциометра 23 с контрольным датчиком 22.

Установка работает следующим образом.

Зольный сток закачивают в комбини рованное сооружение, включают аэра- ционную систему и в течение 5-15 мин перемешивают весь объем зольной жидкости, В сооружении создается давление Р ,4 кгс/см . Из емкости 5 с серной кислотой, где предвари- тельно с помощью пневматической системы создано давление Р 0,6-1 кгс/ /см , по трубопроводу 6 через распреелитель 8 рассредоточено в реактор подается кислота в зону самого активного перемешивания залпом в течение 1-10 мин. Ввод кислоты осуществляется автоматически с помощью реле-регуятора задвижки 7 по сигналу рН-метра. Контроль степени подкисления зольника ведется датчиком 9 рН-метра. роцесс аэрационной дегазации длится 2-3 ч, после чего аэрационную систеу отключают и начинают процесс отстаивания в течение 1-2 ч. Затем осветленный слой сливают в общую канаизацию, а осадок выгружают и подают на дальнейшую обработку (обезвоживание или рекуперация белков). Выде0

5

0

5

0

5

0

5

0

распределитель 14 газовоздушной смеси рассредоточение подается в абсорбционный раствор, заранее приготовленный в емкости 19 и загруженный в абсорбер по трубопроводу 20, После освобождения от сероводорода воздух по трубопроводу 17 проходит через фильтр 18 и поступает в атмосферу. При насыщении абсорбционного раствора сульфидом и гидросульфидом натрия, ч го контролируется потенциометричес- ким прибором при помощи датчика 22, автоматически осуществляется открытие задвижки 7 по сигналу потенциометра 23, и насыщенный раствор подают в производство.

Соотношение размеров конструктивных элементов комбинированного сооружения } с целью получения оптимальных гидродинамических условий для проведения процесса аэрационной дегазации с подкислением, устанавливается в колоннах разного диаметра с постоянным по высоте наполнением. Диапазон изменений отношения высоты к диаметру (H/D) варьируется от 0,5 до 3,5, Зольный раствор с начальной концентрацией сульфидов 1600 мг/л подкисляют до рН 5 серной кислотой и аэрируют в течение 3 ч с интенсивностью 73 м /м -ч, а затем отстаивают. Оценка процесса дегазации сероводорода из растворов проводится по контролю остаточных концентраций сульфидов через: 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 ч. По результатам проведенных опытов построены кривые кинетики десорбции сероводорода, представленные на фиг.4, при H/D 3,5 (кривая 27),при H/D 3 (кривая 28), при H/D 2 (кривая 29), при H/D 1 (кривая 30), при H/D 0,5 (кривая 3). Значения остаточных концентраций сульфидов в обработанных растворах равно соответственно 108, 64, 36, 28 и 25 мг/л. Анализ экспериментальных данных и характер кривых показывает, что процесс десорбции при отношниях H/D, равных 3 и 3,5, растянут по времени, т.е. идет с низкой скоростью, и остаточное содержание сульфидов после 3 ч обработки в два- три раза выше остаточных концентра

Изобретение относится к способам локальной очистки высококонцентрированных сточных вод кожевенных предприятий, содержащих сульфиды. Целью изобретения является повышение степени очистки зольных стоков, снижение удельного сопротивления фильтрации получаемых осадков, предотвращение загрязнения окружающей среды сероводородом и увеличение степени рекуперации серосодержащих соединений. Для осуществления способа очистку сульфидсодержащих зольных стоков ведут подкислением зольного стока серной кислотой до рН 4 - 4,5 введением кислоты в течение 1 - 10 мин рассредоточено не менее чем в 10 точек на 1 м 2 поперечного сечения реактора со скоростью 1 м/с через 5 - 15 мин предварительной аэрации, а аэрационную дегазацию - в течение 2 - 3 ч с интенсивностью подачи воздуха 50 - 90 м 3/м 2 . ч и последующим отстаиванием в течение 1 - 2 ч. В качестве абсорбента дегазируемого сероводорода используют раствор гидроксида натрия концентрацией 5 - 15%. Установка для осуществления способа локальной очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных стоков с рекуперацией серосодержащих соединений включает сооружение для очистки зольных стоков, выполненное герметично, состоящее из цилиндрической и конической частей с отношением высоты к диаметру 1 - 2

аэрационную систему, расположенную на расстоянии 0,5 - 1,0 м от низа цилиндрической части сооружения, систему для подачи кислоты с распределительным трубопроводом, расположенным на высоте 0,2 - 0,9 м над системой аэрации, и абсорбер. Предложенный способ и установка для его осуществления обеспечивают возможность повышения эффективности комплексной очистки сточных вод и получения следующих показателей: по взвешенным веществам 90 - 97%, сульфидам 97 - 92%, ХПК 60 - 65%, общего азота 70 - 75%, белкового азота 80%, аммонийного азота 50 - 60%. Образующийся при очистке осадок не содержит сульфидов, обладает хорошими фильтрационными свойствами. Способ позволяет вернуть в производство 90 - 95% сульфидной серы. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил., 7 табл.

лившийся в результате обработки золь- 55 ДИ которые получаются при обработ-

ке Б колоннах с R/D 2. Дальнейшее уменьшение отношения H/D ведет к ускорению десорбции сероводорода и к более глубокому изъятию сульфидов из

ного стока по указанной технологии сероводород в смеси с воздухом по трубопроводу 12 поступает в нижнюю часть абсорбционной колонны и через

ДИ которые получаются при обработ-

ке Б колоннах с R/D 2. Дальнейшее уменьшение отношения H/D ведет к ускорению десорбции сероводорода и к более глубокому изъятию сульфидов из

П1

растворов, но при значениях H/D 1 результаты экспериментов становятся очень близкими по своим значениям (кривые 30 и 31), а вместе с этим увеличиваются габариты установки по площади, создаются неблагоприятные условия для получения однородности раствора по всему объему, усложняется процесс равномерного подкисления, что сказывается на структуре хлопьев образующихся при коагуляции органических соединений, ухудшается процесс их осаждения и снижается эффект очистки по взвешенным веществам. Это подтверждается характером кривых кинетики отстаивания зольных жидкостей представленных на фиг.5, построенных по результатам экспериментальных исследований в колоннах с отношением H/D 0,5 (кривая 32) и H/D 1 (кривая 33). На основании полученных результатов экспериментов установлен предел, величины отношения H/D 1-2. Для оценки влияния местоположения аэрационной системы на эффект снижения сульфидов по предлагаемому способу локальной очистки зольных стоков поставлена серия опытов, С учето количественного состава взвеси в зольной жидкости при условиях проведения последующего процесса отстаивания в этой же установке условно выделена отстойная зона, глубина которой определена с учетом максимального объема осадка, образующегося при отстаивании после аэрационной дегазации HjS и принята равной 1/3 высоты всего сооружения, В связи с этим и определен нижний предел расположения аэрационной системы на высоте 0,5 м от низа цилиндрической части во избежание .ее засорения осадком при эксплуатации.

После подачи зольной жидкости с концентрацией сульфидов 2,1 г/л в экспериментальные колонны, отношение высоты к диаметру (H/D) которых принято в установленном интервале: 1; 1,5; 2, включается аэрационная сие- тема с интенсивностью 50, 70, 90 / м ч. Через 15 мин осуществляют подачу кислоты в течение 5 мин. При указанных параметрах процесс наблю-

дают, изменяя только местоположение аэрационной системы по высоте колонн на расстоянии 0,5; 0,7; 1,0; 1,2 м от низа цилиндрической части. Эффективность процесса оценивается по

0

5

902

5 0 5 0

5 0

12

сульфидам через 0,5 ч после включения аэрационкой системы. Эффективность десорбции сероводорода из золь-- ных стоков за 0,5 ч обработки при изменении расположения аэрационной системы по высоте при различных соотношениях H/D и интенсивностях аэрации приведена з.табл. 1.

Из табл.1 видно., что увеличение высоты расположения аэрационной системы по отношению к низу цилиндрической части выше 1,0 м заметно влияет на кинетику десорбции сероводорода, снижая эффект очистки от сульфидов локально в нижней части экспериментальных колонок. В интервале 0,5- 1,0 м значения эффективности в трех точках отбора проб почти не отличаются при разных соотношениях H/D и интенсивностях аэрации.

В производственных условиях на установке, состоящей из герметически закрытого комбинированного сооружения (реактор-отстойник) с геометрическими размерами, мм: диаметр 1000; высота цилиндрической части 1000; высота конической части 470; высота газосборной зоны 320; аэрационной системы из перфорированных труб, выполненной по схеме, показанной на фиг.2, системы подачи и распределения кислоты и абсорбера барботажного типа, приводят исследования по установлению технологических параметров процесса локальной очистки высококонцентрированных зольных стоков по предлагаемому способу.

Для определения пределов интенсивности аэрации с целью достижения максимального эффекта очистки в сооружение закачивают зольные стоки объемами 1 м с С$ 2,1 г/л и рН 12,5 и

5

включают систему аэрации, подкисляют до рН 4,5 и азрациоиную обработку проводят в течение 3-5 ч с лнтенсивностями: 30; 40; 50; 70; 90; 100 и 110м /м2 ч, после чего отстаивают растворы в течение 2-4 ч. Контроль процесса очистки осуществляют по показателю снижения концентраций сульфидов в обрабатываемом стоке и по кинетики осаждения взвеси. После 3-часовой аэрационной обработки в зольных растворах получают следующие остаточные концентрации сульфидов: 160 мг/л - при интенсивности аэрации 1лэр 30 м /м2-ч; 100 мг/л 13

40 ч; 83 мг/л - 50 м3/м2-ч; 41 мг/л - при 70 мэ/м2-ч; 28 мг/л - при

1

1аэр

при

аэр

1аэр

1аэр 9° ч;

1аэр 100 ..ч;

1аэр -сор

23 20

ПО м3/мг ч,

МГ/Л ПрИ

мг/л - при

Как видно из представленных ре- зультатов, максимальное снижение сулфидов достигается при интенсивности -Vn2

ч, но при интенсивности 3/м2-ч и 100 м 3/м уменьшается

ПО ПО эффект осаждения взвеси. Данные ки

о о

нетики осаждения при 1аЭр 90 м /м-ч при 1с,эр 70 м3/м2 ч и при 1аЭр 50 мэ/м ч показывают, чго процесс отстаивания идет с одинаковой скорое тью и заканчивается за 1,5-2 ч, тогда как обработанный с интенсивностью 100 м /м2-ч зольный сток отстаивается с таким же эффектом за 4 ч, а при ПО м /м2-ч намного больше Б связи с этим верхний предел диапазона инпри

тенсивности аэрации для осуществлени способа составляет 90 м /м2-ч„ При

д 0

интенсивности аэрации менее 50 м /мдля получения того же эффекта по снятию сульфидов увеличивается продолжительность дегазации до 4 ч при интенсивности 40 м3/м2 ч, до 5-6 с при 30 м /м -ч. Вместе с этим уменьшение 1а9р ниже 50 мэ/мг ч не обеспечивает равномерность и необходимую быстроту подкисления и дегазации всего объема жидкости, нарушая таким образом и правильное протекание коагуляции He- растворенных веществ, что сказываетс на ходе эффективности процесса отстаивания .

При обработке высококонцентриро- ванных сульфидсодержащих зольных стоков большое влияние на эффективность проводимых процессов обработки имеет однородность состава по всему объему перед началом подкисления и аэрационной дегазации. Специфика состава зольного стока, наличие большого количества нерастворенных веществ минерального и органического происхождения до 80 г/л, находящихся в грубодисперсном и коллоидном состоянии, определяет неравномерное их распределение в обрабатываемых объемах, В связи с этим возникает необходимость в предварительной гомогенизации зольных жидкостей, что осуществляется пнивмагической аэрацией. В диапазоне возможных концентраций взвешенных веществ (С g-jg) B

1579902

14

зольном стоке кожевенного производства 20-80 г/л для достижения однородности состава по всему объему комбинированного сооружения необходима аэрация с минимальной допустимой по способу интенсивностью 50 м / / .

Значения концентрации взвешенных веществ (г/л) в разных точках объема реактора в зависимости от исходных концентраций взвеси в зольных стоках и продолжительности аэрации представлены в табл.2.

0

5

0

5

5

Как видно из полученных данных, за счет перемешивания усреднение всего объема по взвешенным веществам путем предварительной аэрации происходит за 5 мин при исходной концентрации до 40 г/л,,при концентрациях выше 40 г/л необходимо не менее 15 мин.

Фактором, влияющим на степень рекуперации сульфидной серы, является быстрое распределение вводимой кислоты по всему объему обрабатываемого зольного стока Проведенные эксперименты показали, что подача кислоты в

0 течение J-10 мин, рассредоточение не менее чем в 10 точек на 1 м поперечного сечения реактора, обеспечивает степень рекуперации сульфидных соединений 95% при интенсиьностях аэрации 50-90 мэ/мг-ч. Увеличение времени гвода кислоты более 10 мин при этих же интенсизностях и сосредоточенная (в одно место) подача кислоты снижают степень рекуперации до 80-85%.

0 Рассредоточенная подача кислоты по сравнению с точечной улучшает ход процесса десорбции сероводорода и заметно влияет на степень рекуперации сульфидных соединений, а также на

5 эффект очистки от взвешенных веществ. Для быстроты достижения равномерного подкисления всего объема имеет значение и расположение распределителя кислоты по высоте сооружения с

Q учетом созданного гидродинамического режима. Местоположение распределителя определяют по отношению к аэра- ционной системе. Обрабатывают по предлагаемому способу зольный сток

5 с показателями Сбзв 5 40 г/л, С 2,4 г/л, рН 12,7. Аэрацию осуществляют с 70 м /м ч. Подкисление ведут до достижения рН 4,0 в средней часты установки с одновременным за-

мером значения рН в верхней и ниж- ней частях установки. Сначала распре делитель кислоты устанавливают на расстоянии 0,1 м от азрационной системы и проводят подкисление, далее проводят эксперименты с размещением распределителя кислоты на расстояниях: 0,2; 0,3; 0,6; 0,5; 0,7; 0,9 и lsl м от аэрационной системы. Оценка влияния местоположения, распределителя кислоты на равномерность подкис- ления всего объема обрабатываемого зольного стока и на степень рекуперации сульфидных соединений приведе- на в табл. 3«

Из полученных данных видно, что быстрое равномерное распределение кислоты по всему объему обрабатывав- мого зольника за время подкисления (1-10 мин) происходит в диапазоне высоты расположения распределителя кислоты над аэрационной системой от 0,2-0,9 м. Вместе с этим в этом же диапазоне степень рекуперации сульфидных соединений достигает максимальных значений 90-95%.

Эффект снижения концентрации сульфидов (Э5) и остаточные их кон- центрации в обрабатываемых зольных стоках (Cjoc,r) с разными значениями начальной концентрации сульфидов (Cg t) и взвешенных веществ (С езв) в течение процесса аэрационной де- газации при подкислении до рН 4,0 и 1аэр 70 м /м2-ч в зависимости от времени аэрации представлены в табл.

Полученные результаты показывают, что эффект очистки от сульфидов 98% и больше обеспечивается за время обработки 2 ч при более низких значениях концентраций взвешенных веществ в зольных стоках и за 3 ч при высо- ких значениях. Видно также, что начальная концентрация сульфидов при аэрационной дегазации в течение 2- 3 ч практически не влияет на конечные результаты эффекта очистки по сульфидам и остаточные концентрации, тогда как за время меньше 2ч, особенно при высоких концентрациях взвешенных веществ, влияние существенное, что усложняет контроль про- цесса в эксплуатационных условиях. При дальнейшем увеличении времени аэрационной дегазации эффект снижения сульфидов увеличивается незначительно за 1 ч дополнительной обработки (0,6-1,0%), хотя значения остаточных концентраций снижаются от 30-40 до 20-25 мг/л, что важно с точки зрения более полного извлечения сульфидов из сточных вод. Увеличение времени аэрационной дегазации больше 3 ч,-нарушает седиментацией- ные свойства взвеси и ухудшает кинетику ее осаждения, что сказывается на эффекте осветления стока, Аэра- ционной дегазации в диапазона 2-3 ч соответствует отстаивание в течение 1-2 ч. Величина 1 ч соответствует 2-часовой аэрации и низким значениям диапазона интенсивности аэрации, а 2 ч - соответствует 3-часовой аэрации и высоким значениям диапазона изменения интенсивности аэрации,

Результаты исследования процесса абсорбции сероводорода на лабораторной и производственной установках представлены в табл. 5.

Установлено, что 5%-ный раствор NaOH можно тсыщать Н S до достижения рН 12,7, 4 iv соответствует содержанию в кем сульфицов порядка 4 г/л (считая по H2S), после чего требуется замена абсорбционного раствора, Увеличение концентрации абсорбционного раствора больше 5% приводит к увеличению его абсорбционной емкости. Так, 15%-ный раствор способен поглощать сульфидные соединения до концентрации 10 г/л (считая по сероводороду), при которых рН 13-13,2, исключая опасность выделения сероводорода из абсорбционного раствора в окружающую среду. Дальнейшее поны- шение концентрации раствора NaOH увеличивает его емкость выше 10 г/л сульфидных соединений, но при такой высокой концентрации сульфидных соединений получаются потери в 3-5% сульфидных соединений за счет окисления при интенсивности в 100 м /м-ч Уменьшение интенсивности распределения газовоздушной смеси до 25 м /м-ч сокращает эти потери до 1-2%. Исследования по рекуперации сульфидных соединений с применением в качестве абсорбционного раствора 17%-ного раствора NaOH показывают, что можно получить раствор с концентрацией до 12 г/л (считая по ), но при этом потери сульфидной серы составляют от 5 до 15% при интенсивности даже

до 25 м5/м ч, что указывает на неэффективность рекуперации сульфидных соединений и абсорбционной системы при применении абсорбционного раствора NaOH с концентрацией )5%.

Таким образом, 5-15%-ный абсорбционный раствор NaOH обеспечивает полную рекуперацию сульфидных соединений из газовоздушной смеси, образующейся в результате обработки зольного стока по предлагаемому способу и позволяет вернуть в технологический процесс производства кожи до 95% сульфида натрия.

Пример 1. Зольные сточные воды с указанными в табл.6 качественными показателями и объемом 1 м закачивают в установку (реактор-отстойник). Включают аэрационную систему с 1аэр 80 м /мzч и проводят предварительную аэрацию в течение 15 мин, после чего начинают подачу кислоты, не отключая аэрационную систему. Кислоту вводят за 9 мин до достижения рН 4,3. Аэрационную дегазацию осуществляют в течение Зч, после чего отключают аэрационную систему и отстаивают зольную жидкост в течение 2 ч. Полученные-качественные характеристики обработанного объема зольного стока, характеристика осадков и эффекты очистки (Э) также приведены в табл.6. С применением 5%-ного абсорбционного раствора NaOH при интенсивности распределения газовоздушной смеси в абсорбере 140 м /м2-ч, гидравлическом сопротивлении 30000 Па и объемном коэффициенте абсорбции 0,078 тыс-ч 1получают степень рекуперации серосодержащих соединений 91,1%.

Пример 2. Зольный сток объемом 1 м 3 с указанным в табл.6 исходными характеристиками закачивают в реактор-отстойник. Включают,

аэр

60

м3/

аэрационную систему с /м2 ч и проводят предварительную аэрацию в течение 10 мин, после чего начинают подачу кислоты не отключая аэрационную систему. Кислоту вводят за 7 мин до достижения рН 4,3, Аэра- ционную дегазацию проводят в течение 2,5 ч, после чего отключают аэрацион- ную систему и отстаивают зольную жид- кость в течение 1,5 ч. Полученные качественные характеристики обработанного объема зольного стока и эффекты очистки приведены в табл.6. С

0

5

0

5

0

5

0

5

0

применением 5 -ного абсорбционного раствора NaOH при интенсивности распределения газовоздушной смеси в абсорбере 106 м /м2-ч, гидравлическим сопротивлении 30000 Па и объемном коэффициенте абсорбции 0,053 тыс,ч 1 степень рекуперации серосодержащих соединений составляет 94,2%.

Пример 3. Зольный сток объемом 1 м с указанными в табл.7 исходными характеристиками закачивают в реактор-отстойник, Включают аэра- ционную систему с Iq3p 50 м /м2-ч и проводят предварительную аэрацию в течение 7 мин, после чего начинают подачу кислоты не отключая аэрацион- ную систему. Кислоту вводят за 7 мин до достижения рН 4,2. Расход серной кислоты составляет 0 кг/м3 по активному веществу, Аэрационную дегазацию проводят в течение 2ч, после чего отключают аэрационную систему и отстаивают зольную жидкость в течение 1 ч. Полученные качественные характеристики обработанного объема зольного стока и эффекты очистки приве- дены в табл.7е С применением 5%-ного абсорбционного раствора NaOH при интенсивности распределения газовоз- душной смеси в абсорбере 70 м /м -ч, гидравлическом сопротивлении 3000 Па и объемном коэффициенте абсорбции 0,049 тыс.ч степень рекуперации серосодержащих соединений составляет 95%.

П р и м е р 4 (известный).. Зольный сток с указанными в табл.7 исходными характеристиками и расходом 3,4 м /ч после предварительного отстаивания направляют в лоток длиной .15 м, шириной 1 м с заполнением 0,45 м. Внизу лотка установлены три аэрирующие перфорированные трубы длиной 14,5 ми диаметром 67 мм. Время обработки зольной жидкости в проточ-

Я У

ном режиме 2 ч, 17 м /м ч. Кислоту подают в место поступления зольного стока в лоток постоянно и контроль за значениями рН осуществляют за 3 м от места ввода кислоты по достижению значения рН 5, Расход серной кислоты составляет 9,7 кг/м3. При выходе обработанного стока из лотка проводят анализ его качественного состава.

Сравнительная характеристика показателей состава зольных сточных

19

вод по различным способам обработки представлена в табл. 7.

Из приведенных результатов видно, что предлагаемый способ позволяет повысить эффективность очистки по сравнению с известным по взвешенным веществам в 3-4 раза, по ХПК - в 1,5-2 раза, по сульфидам - в 1,1- 1,2 раза, по общему азоту - в 3-4 раза, по белковому азоту - в 3,,5-4 ра- за по аммонийному азоту - в 2- 2,5 pas-a. Одновременно с повышением общего эффекта очистки по предлагаемому способу остаточные концентрации токсичных сульфидов в обработанных зольных стоках в 4-6 раз меньше чем по известному способу.

Преимуществом предлагаемого способа является то, что повышается эффективность комплексной очистки обрабатываемых высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных сточных вод как по взвешенным веществам и сульфидам, так и по остальным показателям. Предлагаемый способ очистки и установка для его осуществления обеспечивает следующие эффекты по показателям: взвешенных веществ 90- 97%, сульфидов 97-99%, по ХПК 60- 65%, общего азота 70-75%, белкового азота 80%, аммонийного азота 50-60% Остаточное содержание сульфидов в обработанных сточных водах не превышает 30-50 мг/л (считая по сероводороду) . Образующийся при очистке зольных стоков по предлагаемому способу осадок не содержит сульфидов, обладает хорошими фильтрационными свойствами и имеет низкое удельное сопротивление. Предлагаемый способ и устано.вка для его осуществления предотвращает выделение токсичного сероводорода в окружающую среду как во время обработки вследствие осуществления всех процессов в Герметически закрытых сооружениях, та.х и и обработанных сточных вод и образующихся при этом осадков, что являетс ценнейшим преимуществом метода с экологической точки зрения. Способ установка для его осуществления допускают высокий уровень автоматизации и гибкость регулирования процессов, а также компактное аппаратурно оформление.

Предлагаемый способ обеспечивает 90-95%-ную рекуперацию серосодержа

902

20

щих соединении, что .составляет 57- 72% исходного химического вещества сульфида натрия в кожевенном производстве.

формула изобретения

сококонцентрированных сульфидсодержащих зольных стоков с рекуперацией серосодержащих соединений, включающий подкисление серной кислотой, аэ рационную дегазацию в реакторе с по-

5 следующей абсорбцией сероводорода раствором гидроксида натрия, отстаивание стоков и выделение осадка, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки

0 зольных стоков, снижения удельного сопротивления фильтрации образующегося осадка, предотвращения загрязнения окружающей среды сероводородом и увеличения степени рекуперации серосо-

5 держащих соединений, подкисление проводят до рН 4-4,5, введением кислоты в течение 1-10 мин рассредоточенно не менее чем в 1О точек на 1 м2 поперечного сечения реактора через 5-

0 15 мин предварительной аэрации, а аэрационную дегазацию осуществляют в течение 2-3 ч с интенсивностью подачи воздуха 50-90 м5/м2-ч и после- дующим отстаиванием в течение 1-2 ч.

5

2,Способ по п., отличающийся тем, что абсорбцию сероводорода ведут барботажным методом

с раствором гидроксида натрия 0 центраций 5-15%.

3,Установка для локальной очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих зольных стоков, содержащая сооружение для очистки зольных

5 сточных вод, аэрационную систему, систему для подачи кислоты и абсорбер барботажного типа, отличающая ся тем, что, с целью повышения степени очистки зольных

o стоков и улучшения качества осадков, предотвращения загрязнения окружающей среды сероводородом и увеличения степени рекуперации серосодержащих соединений,, сооружение для очистки

5 выполнено герметичным из двух частей - цилиндрической и конической, отношение высоты к диаметру составляет 1-2, аэрационную систему размещают на расстоянии 0,5-1,0 м от

21

низа цилиндрической части, при этом распределительный трубопровод систе15

157990222

мы для подачи кислоты расположен на 0,2-0,9 м над аэрационной системой. Таблица 1

Таблица 4

25

/л /л

12,8

4,3

11878-Ю 0 1,8-10- °

1579902

26 Таблица 6

12,7

4,3

9260-101 2,3 -10-м Таблица 7

л

17

(8

М

SUSS2&

vfeif-tTr«

.-«

Я5

.5,ftS«a

- .й л -оь йкп

tш-

и

| 600

| wo

I ад

72

Время аэрации, ч

12

Время отстаивания, v

Фиг. 5

/.

д Фие.Ц

33 32

7 2

Время аэрации, v

ИВ 45 W 4J М W

123

Время атсглацдания, v

Фиг.7

Фиг. 6

Ј 600

|w

200

72

Время аэрации, ч

фиг.8

Редактор Н.Яцола

Время отстаивай / Фие.9

Составитель Л.Суханова

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Заказ 1990

Тираж 804

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное