Разработка безотходных технологий при использовании природных вод

Кроме того, экспериментально на модели приемного резервуара определена кинетика осветления тонкодисперсной суспензии оксида алюминия в верхнем и нижнем слоях. В течение двух часов отстаивания эффект осветления в верхнем слое—99,4%, в нижнем — 99,3%. Остаточная концентрация взвеси составляет соответственно 29,8 и 34,6 мг/л. Установлено, что осадок алюминия распределяется по четырем равновеликим

площадям днища резервуара соответственно: 50; 21, 19 и 10% от общего количества твердой фазы. Поэтому удаление осевшего шлама необходимо предусматривать практически по всей площади путем предварительного гидросмыва и перемешивания шламовыми насосами.

Принципиальное решение такой системы схематично показано на рисунке. Система состоит из циркуляционного приемного резервуара (ЦПР) с тангенциальным вводом воды, насосных, водоочистной установки, узла обработки осадка, охладителей, водоподготовительной установки, выпарной дистилляционной установки, резервуаров очищенной и охлажденной воды и подающего трубопровода артезианской воды (подпитка системы).

Рис. 4. Замкнутая система водоснабжения циклического действия с извлечением ценных компонентов: 1—комплекс газовой очистки; 2 — циркуляционный приемный резервуар; 3—насосы; 4—водоочистная установка; 5—узел обезвоживания осадка (Al2O3 + А1(ОН)3); 6— резервуар осветленной воды; 7—выпарная дистилляционная установка; 8— градирни; 9—сборник рассолов; 10—резервуар охлажденной воды; 11 — артезианский водопровод (заполнение и подпитка системы)

Преобладающими примесями сбросной воды комплекса газовой очистки являются дисперсный оксид алюминия и растворенный хлорид натрия. Твердые частицы оксида алюминия имеют кристаллическое строение, плотность их равна 3960 кг/м3. Фракции частиц 0,4—1,0 мкм составляют более 65%, частиц 1—6 мкм — 34% и 6—12 мкм — 0,7%. Дисперсные частицы оксида алюминия агломерируют при контакте с водой я образуют агрегативно-неустойчивую суспензию.

После приема залпа всей массы сбросной воды ЦПР основной расход ее после предварительного осветления направляется на водоочистные сооружения путем отбора поплавковой системой по всей высоте вертикальной стенки. Время пребывания суспензии в ЦПР для отделения крупных фракций — 56 часов.

Водоочистная установка состоит из трубчатого смесителя, вихревой камеры хлопьеобразования, горизонтального отстойника с попутным oтбором отстоянной воды и периодическим, гидравлическим удалением осадка, скорых фильтров с двухслойной загрузкой и приемного резервуара фильтрованной воды. Водоочистные сооружения работают непрерывно в течение 120 ч при расходе 160 м3/ч. Технологическая схема очистки: коагуляция + хлопьеобразование + отстаивание + фильтрование. B подающий трубопровод вводится коагулянт дозой 30—40 мг/л, считая на безводный сернокислый алюминий, с присадкой полиакриламида дозой 0,5— 1,0 мг/л. Для корректировки pH воды в диапазоне 7,0—7,6 предусматривается подщелачивание или подкисление (NaOH или НС1). Эффект осветления в отстойнике — 93 – 95%, что соответствует содержанию остаточной взвеси оксида алюминия менее 20 мг/л.

Для исключения потерь воды с осадком сброс его из отстойника производится гидравлическим способом с применением дырчатых труб 1 – 2 раза за цикл работы системы. Объем гидратного осадка (А12О3 + А1(ОН)3) составляет 0,3 – 0,4% от общего расхода обрабатываемой воды. Соотношение в смеси кристаллического и гидратного осадка равно 1 : 1, влажность – 83,2%.

После обработки объема осветленной жидкости в ЦПР осадок удаляется через центральный приямок шламовым насосом в гравитационный уплотнитель (ГУ). В ГУ пульпа из ЦПР, отстойников и лотка уплотняется до соотношения 1,0:3,2 общим объемом приблизительно 50 м3 за один рабочий цикл (400—600 кг/м3). В соответствии с физико-химическими свойствами принята технология обезвоживания смешанного осадка вакуум-фильтрованием на фильтрах типа ленточных (ЛН). Влажность снимаемого осадка с ленты фильтра составляет 23—25%, содержание остаточной взвеси в фильтрате – 1 – 0,2 кг/м3.

Во время испытаний за один рабочий цикл в сбросную воду поступает 1,4 г NaCl/л. Заполнение системы предполагается осуществлять артезианской водой с предварительным Ni+-катионированием. Сбросная вода характеризуется наличием следующих натриевых солей: NaCl, NаНСО3, Na2CO3, NaHSO3 и др., которые будут накапливаться от цикла к циклу. Для корректировки оборотной воды системы по солям на байпасной линии включена дистилляционная опреснительная установка, на которой одновременно с избытком хлорида натрия будут удаляться остальные компоненты солевых примесей. Подпитка системы с целью восполнения безвозвратных потерь производится через водоподготовительный узел с Nа+-катионированием.

Допустимое содержащие в оборотной воде хлорида натрия определяется в основном коррозионной активностью ее по отношению к конструкционным материалам на основе углеродистых сталей, из которых изготовлены трубопроводы, баки и резервуары. Экспериментально установлено, что оптимальная концентрация хлорида натрия, соответствующая минимуму скорости коррозии углеродистой стали, находится на уровне 8—10 г/л. Эта величина принята за расчетную равновесную концентрация хлорида натрия, соответствующая минимуму воды. Исходя из указанной равновесной концентрации хлорида натрия определен долевой объем циркуляционной воды, подлежащей термическому опреснению на байпасной дистилляционной установке, который составляет 1200 м3 за цикл.

Основными отходами СОВ КГО являются тонкодисперсный кристаллический оксид алюминия размером частиц менее 10 мкм в количестве 20 т, гидратный осадок — 0,13 т и хлорид натрия — 12,3 т в виде рассолов объемом 45 м3. Дисперсный оксид алюминия характеризуется преобладанием высокотемпературной кристаллической модификации g-Аl2О3 и является ценным сырьем для силикатного производства, фарфоро-фаянсовой промышленности, в технологии тепло- и электроизоляционных материалов. Алюминийсодержащий смешанный осадок может быть использован для получения полезных материалов после его обезвоживания и термической обработки, а также взаимодействием с серной кислотой или сплавлением со щелочью для получения коагулянта в форме А12(SO4)3 или NaAlO2 [4].

Целесообразным способом утилизации хлорида натрия является использование его три приготовления регенерационных растворов (8—10%) в технологии Na-катионирования на ТЭС. Для этих целей применяется техническая поваренная соль (ТУ 1.13-13-14—82) с содержанием не менее 96% NaCl.

Одним из наиболее перспективных способов хлорирования питьевых и сточных вод является использование гипохлорита натрия, получаемого на месте потребления путем электролиза растворов поваренной соли при температуре 60 °С. Расход технической поваренной соли на 1 кг активного хлора для средних установок составляет 10—15 кг [4].

5. Регулирование расхода охлаждающей воды в оборотных системах водоснабжения

Оборотные системы охлаждающего водоснабжения металлургических заводов по переработке цветных металлов, в частности алюминия, отличаются значительной неравномерностью водоподачи, которая обусловлена большим разнообразием типоразмеров отливаемых слитков, значительными колебаниями числа одновременно подключенных теплообменных аппаратов, а также посменным режимом работы литейного цеха. На одном из таких заводов для охлаждения расплавленного алюминия используются теплообменные аппараты открытого типа, которые представляют собой дырчатые корпуса, образующие контур будущего слитка. Вода подается на охлаждаемый металл через отверстия корпуса и сливается самотеком в резервуар нагретой воды. Нагретая вода охлаждается на градирне и подается в литейный цех (рис. 5). В процессе кристаллизации слитков температура охлаждающей воды должна колебаться в пределах 17—25 °С, отклонения давления от требуемого значения не должны превышать ± 0,25 атм (± 24,5 кПа) при любом требуемом расходе [5].

 Скачать реферат