Гипромезом разработаны типовые купорос- ные установки производительностью 1000, 3000, 6000т серной кислоты в год.
Эти установки оборудованы вакуум-эжекционными агрегатами периодического действия производительностью 500-1500 т/год и непрерывного действия – 3000 т/год.
На рисунке показана схема вакуум-кристаллизационной установки производительностью 3000 т/год.
|
|
|
В сток |
Железный купорос
Рис. . Схема вакуум-кристаллизационной купоросной установки непрерывного действия производительностью 3000 т/год:
I и II — испарители; /// и IV —кристаллизаторы; 1 и 2—мерники; 3 — главный конденсатор; 4 — 7 — эжекторы; 8 — конденсатор второй ступени; 9 — эжектор третьей ступени; 10 — конденсатор третьей ступени; 11 — эжектор четвертой ступени; 12 — насос; 13 — буферный бак с мешалкой; 14 — центрифуга; 15 — водоотделитель; 16 — барометрический сборник; 17 —конденсационный горшок; 18 — манометры; 19 — термометр.
Травильные растворы с температурой 60-900С подают в испарители, где за счет вакуума (примерно 400 мм вод. ст. ), создаваемого паро- эжекторами, происходит выпаривание раствора. После этого раствор попадает в кристаллизаторы, где происходит аналогичный процесс. В последнем кристаллизаторе при давлении 7 мм рт. ст. и температуре 100С образуется смесь кристаллов купороса и раствора серной кислоты, которую добавляют в кристаллизатор для интенсификации процесса высадки купороса. Отделение купороса от восстановленного раствора происходит в центрифуге. Восстановленный раствор с содержанием 20% кислоты и 10% купороса направляют в травильное отделение.
При потреблении серной кислоты менее 500 т/год обработка растворов на купоросных установках не рентабельна. В этом случае отработавшие травильные растворы направляют на очистную станцию. Однако и при использовании существующих купоросных установок часть растворов, непригодная к регенерации, поступает на нейтрализацию. В одних случаях отработавшие растворы очищают на местах отдельно, в других - вместе с промывными водами. Попадание отработавших растворов в промывные воды усложняет обработку, усугубляя неравномерность концентрации загрязнений.
Выше уже отмечалось, что в качестве нейтрализующего реагента для очистки травильных сточных вод используют известь как продукт наиболее дешевый и рациональный с точки зрения технологии очистки.
При взаимодействии извести с серной кислотой и растворенными соединениями железа, содержащимися в сточной воде, образуются малораство- римые сульфат кальция (гипс) и гидрат закиси железа Fе (ОН):.
На 1 ч. (по массе) серной кислоты расходуется 56/98=0,57 ч. (по массе) СаО.
На 1 ч. (по массе) сернокислого железа расходуется 56/152=0,37 ч. (по массе) СаО.
При определении расхода товарной извести расчетное количество реагента следует увеличить за счет содержания в товарном продукте инертных примесей.
Растворимость сернокислого кальция весьма низкая (2,03 г/л при t = 20°С), он легко выпадает в осадок, быстро образуя на стенках труб и аппаратов твердые гипсовые отложения. Это значительно затрудняет эксплуатацию очистных сооружений. Процесс гидратации железа требует определенных оптимальных условий. Наилучшим образом он проходит в слабощелочной среде с рН=8,3 - 8,5.
Получающиеся хлопья легки и непрочны. Содержащиеся в известковой суспензии твердые частицы способствуют утяжелению этого шлама. Как указано выше, чтобы ускорить осаждение, можно применять синтетические флокулянты, например полиакриламид.
Станции нейтрализации или нейтрализационные установки строят как периодически действующие, так и непрерывные - проточные. Станции большой производительности и автоматизированные установки устраивают, как правило, проточными. В указаниях по проектированию наружной канализации промышленных предприятий часть 1 СН 173-61 предусмотрен следующий состав сооружений для проточных станций нейтрализации: песколовки (они же окалиноуловители), усреднители, смесители-реакторы, камеры реакции, отстойники или осветлители, шламонакопители, шламовые площадки. Кроме того, во многих случаях в состав станции нейтрализации входит склад реагентов и узел их приготовления. Узел приготовления реагентов представляет собой наиболее сложную часть станции. Он оборудован механизмами для разгрузки и транспортирования извести, машинами и аппаратами для дробления, помола и гашения извести, устройствами для очистки известкового молока от шлама, снабжен баками-мешалками для хранения и заготовки рабочего раствора, насосами для его перекачивания и дозирующими устройствами. Аппаратуру для контроля и регулирования добавок реагента обычно также располагают в здании реагентного хозяйства.
Указанный состав сооружений там, где это необходимо, дополняют резервуарами для приема сточных вод перед их обработкой и сбора очищенной воды, насосами для перекачивания воды и шлама. На современных станциях нейтрализации обычно предусмотрено отделение для обезвоживания осадка, оборудованное вакуум-фильтрами, фильтрпрессами и т.п. В ряде случаев упрощают состав сооружений - вместо отстойников и отдельно шламо- накопителей используют пруды-шламонакопи те ли.
Такое устройство станций нейтрализации не соответствует современным требованиям, так как противоречит основным принципам охраны природы. Пруды •накопители занимают большие площади и представляют собой "мертвые" водоемы. Емкости их обычно хватает только на несколько лет. В прудах-накопителях невозможно избежать неравномерности распределения скоростей движения жидкости, что приводит к недопустимому выносу осадка.
Особенно нерациональны станции нейтрализации с прудами-накопителями вместо отстойников и шламонакопителей при необходимости использовать очищенную воду повторно или в обороте.
Вода, используемая для охлаждения элементов протяжной печи, собирается и отстаивается в усреднителе. Кислота гасится известью и отстоенная вода сливается в реку.