|
|
|
Очистка сточных вод озонированием. Озонирование является универсальным методом, позволяющим эффективно очищать сточные воды от самых разных видов загрязнений. По сравнению с другими окислителями, например хлором, озон имеет ряд преимуществ. Благодаря высокой окислительной способности, он применяется как для обеззараживания, так и для деструкции трудно-окисляемых органических загрязнений. Этот тип загрязнений представлен в сточных водах многочисленными классами красителей, поверхностно-активных веществ, пестицидов и др. Кроме этого озонирование эффективно для окисления многих неорганических соединений, таких как цианиды, хроматы и др. Дополнительным эффектом озонирования воды является ее обогащение растворенным кислородом. При разложении озона высвобождается значительное количество тепла, что может явиться причиной взрыва (нижний предел взрываемости озоно-воздушной смеси в объемных единицах равен 5%). Перспективность применения озонирования как деструктивного метода обусловлена также тем, что оно не приводит к увеличению солевого состава очищаемых сточных вод, мало загрязняет воду продуктами реакции, а сам процесс легко поддается полной автоматизации. Озон можно получать непосредственно на очистных установках, причем сырьем служит технический кислород или атмосферный воздух. Первоначально взаимодействие озона с водной средой обусловлено процессами диффузионной и турбулентной массопередачи на границе раздела фаз газ-жидкость , образованной всплывающими газовыми пузырьками. В результате этого одна часть молекул газа оказывается адсорбированной на внешней поверхности пузырьков, другая растворенной в воде. В процессе обработки сточных вод озон, подаваемый в камеру реакции в виде озоно-кислородной или озоно-воздушной смеси, вступает в сложный многостадийный процесс физико-химических взаимодействий с водой и содержащимися в ней загрязнениями. Реакции прямого окисления веществ озоном описываются окислительно-восстановительными уравнениями, результатом которых с учетом полноты завершения процесса могут быть вещества с большей положительной валентностью или окислы веществ. В дальнейшем действие озона сопровождается химическими взаимодействиями с загрязнениями, которые условно можно представить четырьмя основными типами: прямое окисление, окисление радикалами, озо-нолиз, озонокатализ. Непрямое окисление осуществляется большим числом активных радикалов, например ОН , образующихся в результате саморазложения озона в воде. Скорость непрямого окисления прямо пропорциональна количеству разложившегося озона и обратно пропорциональна концентрации присутствующих в воде загрязнителей. Некоторые вещества подвергаются лишь прямому окислению, другие, как органические кислоты с малой молекулярной массой, — окислению радикалами. Окисление может осуществляться также совместным или последовательным воздействием прямого окисления и окисления радикалами. Окисление смеси органических веществ озоном в соответствии со скоростью реакций происходит в следующей последовательности: олефины — амины —»фенолы —» полициклические ароматические углеводороды — спирты -» альдегиды —» парафины. Каталитическое действие озона (озонокатализ) заключается в усилении им окисляющей способности кислорода, который присутствует в озонируемом воздухе. Озонолиз представляет собой процесс закрепления озона на двойной или тройной углеводородной связи с последующим ее разрывом и образованием озонидов, которые так же, как озон, являются нестойкими соединениями и быстро разлагаются. Для интенсификации процессов озонирования применяют гомогенные и гетерогенные катализаторы, которые увеличивают скорости реакций окисления озоном. Существенная интенсификация очистки сточных вод достигается при совместном применении озона и ультразвука или озона и ультрафиолетового излучения. Расход озона на разрушение загрязняющих сточные воды веществ зависит от многих факторов: рН водной среды, температуры, концентрации загрязнений, способа смешения и продолжительности контакта озоно-воздушной смеси с водой. В процессах очистки воды от веществ, реагирующих с озоном медленно, для достижения требуемой глубины удаления загрязнений и повышения коэффициента использования озона рекомендуется применять двухступенчатые противоточ-ные схемы. В реакторе первой ступени производится предварительное озонирование частично отработанной озоно-воздушной смесью, с концентрацией озона до 5 мг/л. Во второй ступени происходит окончательное окисление примесей свежей озоно-воздушной смесью. Технологические схемы применения озона. Выбор технологической схемы озонирования зависит от многих факторов: состава и количества обрабатываемой сточной воды, дозы озона, скорости взаимодействия озона с окисляемыми примесями и др. Принимая во внимание высокую стоимость получения озона, его токсичность и пожароопасность, важным показателем эффективности работы установок озонирования воды является коэффициент использования озона. Поэтому при разработке технологии применения озона, наряду с его высокой реакционной способностью, следует учитывать и необходимость максимально полного использования непосредственно в контакте со сточной водой. Оборудование для озонирования сточных вод. Принципиальная технологическая схема озонирования сточных вод состоит из двух основных блоков получения озона и очистки сточных вод. Двухступенчатая схема с делением потока предусматривает устройство двух реакторов. В первый реактор подается 80% общего количества сточных вод, а остальная часть во второй. Озоно-воздушная смесь последовательно проходит через первый, а затем через второй реакторы. Двухступенчатые схемы позволяют практически полностью использовать подаваемый озон, а его концентрация в отходящих газах не превышает 0,01% по массе. Блок получения озона ( 13.9) включает четыре ступени: забор и охлаждение воздуха; осушка воздуха; фильтрование воздуха; генерация озона. 1 компрессор; 2 ресивер; 3 охладитель воздуха; 4 сушилка; 5 генератор озона; 6 трансформатор; 7 электрический щит; 8 подача озоно-воздушной смеси; 9, 10- подача и отведение охлаждающей воды 13. Схема установки получения озона: Осушенный воздух поступает в автоматические блоки фильтров, в которых осуществляется тонкая очистка воздуха от пыли. Из фильтров осушенный и очищенный воздух подается в генераторы озона. Атмосферный воздух через воздухозаборную шахту подается на фильтр, где очищается от пыли, после чего воздуходувками подается на водоотделитель капельной влаги, а затем на автоматические установки для сушки воздуха, загруженные активным глиноземом. В промышленных условиях озон получают пропусканием потока воздуха или кислорода между двумя электродами, к которым приложена разность потенциалов 5-25 кВ. Чтобы избежать образования электрической дуги, один (а иногда оба) электрода покрывают слоем диэлектрика одинаковой толщины (диэлектрическим барьером), образующим эквипотенциальную поверхность. В такой разрядной системе образуется тлеющий коронный разряд. Этот способ получения озона является наиболее выгодным с энергетической точки зрения. Затраты электроэнергии на получение 1 кг озона из кислорода составляют 14-20 кВт-ч и из воздуха 27-35 кВт-ч. Озон может быть получен различными методами: с помощью химических реакций, в результате воздействия ионизирующего облучения, высокочастотного электрического поля или коронного (тихого) электрического разряда на атомы кислорода. Производительность озонатора и расход электроэнергии на получение озона в значительной степени зависят от влагосодержания поступающего в него воздуха, температуры, концентрации кислорода, а также от его конструкции и давления озоно-воздушной смеси, подаваемой в контактную камеру. В конструкциях озонаторов используют трубчатые электроды из стекла, внутренняя поверхность которых покрыта металлической амальгамой. Ее слой является электродом высокого напряжения, а само стекло диэлектрическим барьером. Обычно озонаторы выполняют в виде цилиндрических сосудов, в которых располагается несколько десятков параллельно работающих трубчатых озонирующих элементов, состоящих из двух концентрически расположенных стеклянных трубчатых электродов. Воздух движется вдоль оси озонирующих элементов в кольцевом пространстве. Выбор типа контактного аппарата определяется расходами обрабатываемой воды и озоно-воздушной смеси, достаточным периодом контакта воды с озоном и скоростью химических реакций. В обрабатываемую сточную воду озон вводят различными способами: барботированием содержащего озон воздуха через слой воды; проти-воточной абсорбцией озона водой в абсорберах с различными насадками (кольца Рашига, хордовая насадка и др.); смешиванием воды с озоно-воздушной смесью в эжекторах или в специальных роторных механических смесителях. Движение обрабатываемой сточной воды и озоно-воздушной смеси в контактной камере по встречным направлениям обеспечивает большую эффективность озонирования. Барботажные контактные камеры могут быть одно- и многоступенчатыми. Основные типы контактных аппаратов для обработки воды показаны на 13.1 Двухсекционная барботажная контактная камера ( 13.10, а) наиболее распространена и применяется как для обеззараживания сточных вод, так и для их глубокой очистки. Озоно-воздушная смесь распыляется фильтросными элементами, которые изготавливаются в виде плоских пластин, труб и разных типов диффузоров, из пористых материалов на основе керамики, металлокерамики и пластмасс. Обычно применяют материалы с размером пор от 50 до 100 мкм, так как более мелкие обладают значительным динамическим сопротивлением и быстро забиваются, а более крупные не обеспечивают достаточную дисперсность газовой фазы. На 13.10, б дан пример контактной камеры с инжекцией озоно-воздушной смеси сточной водой, подаваемой под давлением. Водо-газовая эмульсия вводится инжектором у дна контактного аппарата, откуда поднимается вместе с обрабатываемой водой. Такие установки применяются, как правило, для обработки сточных вод, содержащих легко окисляемые примеси, при малом времени контакта воды с озоном, и для утилизации не полностью прореагировавшего озона в отработанном газе. а двухсекционная барботажная; б камера, оборудованная инжектором; в камера, оборудованная импеллером; 1,3- подача сточных вод и отведение очищенной воды; 2 подача озоно-воздушной смеси; 4 выпуск отработанной озоно-воздушной смеси; 5 инжектор; 6 импеллерное устройство 13.1 Контактные камеры: Количество не использованного в процессе обработки воды озона может составлять 2-8%. С целью предотвращения выбросов в атмосферу не прореагировавшего в контактных аппаратах озона, в системе выпуска отработанной озоно-воздушной смеси предусматривают установку деструкторов остаточного озона. Наибольшее применение нашли термические и термокаталитические деструкторы. Термический метод основан на способности озона быстро разлагаться при высоких температурах. В аппаратах термической деструкции озона обрабатываемый газ нагревают до температуры 340-350 °С и выдерживают в течение 3 с. Существуют конструкции термодеструкторов с рекуперацией тепла. Контактные камеры, оборудованные механическим смесителем-импеллером ( 13.10, в), применяются, для небольших расходов воды. Обрабатываемая вода подается в зону всасывания импеллера, который смешивает ее с озонсодержащим газом, эжектируемым под импеллер. Очень тонкая водо-газовая эмульсия проходит в верхнюю часть колонны и снова захватывается импеллером. Этим обеспечиваются многократная рециркуляция потока воды и равномерное распределение газовой фазы по объему реактора. Инжекционные и импеллерные контактные аппараты удобно применять в многоступенчатых схемах озонирования для повторного использования частично отработанной озоно-воздушной смеси. Расчет и проектирование сооружений озонирования. Расчет сооружений и оборудования для осуществления метода озонирования включает два основных этапа: определение требуемого количества озона, расчет системы диспергирования его в воду и подбор озонаторного и вспомогательного оборудования; определение геометрических размеров и гидравлических показа-л 1 г телей контактных камер. Термокаталитический метод деструкции основан на быстром разложении озона на кислород и атомарный кислород при температуре 60-120 °С в присутствии катализаторов. Расход электроэнергии на получение 1 кг озона из хорошо осушенного воздуха для озонаторов различных типов составляет 13-26 кВт-ч, из технического кислорода 6-12 кВт-ч, а из неосушенного воздуха — 43-57 кВт-ч. Расход электроэнергии на осушение Воздуха и его компрессию для получения 1 кг озона 6-10 кВт-ч. Озон и его водные растворы чрезвычайно коррозионны они разрушают сталь, чугун, медь, резину, некоторые виды пластмасс. Поэтому все элементы озонаторных установок и трубопроводы, контактирующие с озоном или с его водными растворами, должны изготовляться из коррозионно-стойких материалов. В связи с токсичностью озона, поражающего органы дыхания и центральную нервную систему, особое внимание при проектировании озонаторных установок уделяется вопросу вентиляции помещений и герметизации реакторов (предельно допустимое содержание озона в воздухе помещений, где находятся люди, составляет 0,0001 мг/л).  О ползучести - релаксации и других вещах. Печи-каменки периодического действия. "Перед взорами смятенных очевидцев...". Перегородки из крупных панелей. Опалубка перекрытий. Перемешивание бетонных смесей.Домой - Конструкции Вывоз мусора: www.lugr.ru, кузовные запчасти для иномарок |
