Способ обработки осадков кристаллизацией
Иллюстрации
Реферат
Зсе; о озн н иФ1Фнт О бнб те
ИЗОБРЕТЕНИЯ ()56860!
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22), Заявлено 24.02.75 (21) 2)06929 26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.08.77. Бюллетень ¹ 30 (45) Дата опубликования описания 08.12.77 (51) М.Кл > С 02 С 3/00
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 628 336 45 (088.8) (72) Автор изобретения
Э. А. Прошин
Всесоюзный иаучио-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии «Водгео» (71) Заявитель (54) СПОСОБ
ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ
Изобретение относится к способам обезвож ивания осадков, пр именяемым в хо1мической технологии и, в частности, при обезвоживании осадков водопроводных станций и станций очистки сточных вод.
Наиболее полное обезвоживание может быть достигнуто прн лредварительной обра ботке осадка путем разрушения сгруктуры связи твердого вещества и воды. В настоящее в|ремя для этой цели используют медленное загмораживание всего объема осадка с образованием монолитного льда и последующее оттаивание, после которого происходит эффективное отделение твердого вещества от воды любым,из известных способов, например вакуумчой фильтрацией. Изменение структуры осадка происходит в,результате фазового превращения — заморажизания воды, связанной с твЕрдым веществом осадка при отрицательной температуре.
Известен способ обезвоживания осадка путем подачи его через распылитель в инертн ую жидкость, заключающийся э том, что в инертной жид кости поддер>кивают температуру ниже температуры замерзания жидкости в осадке. Замерзшие частицы осадка в виде льда направляют в размораживающий аппарат, плавят лед при одновременной конденсации инертной жидкости, отделяют твердое вещество осадка от воды отстаиванием и напразляют осадок на дополнительное обезвоживание f I).
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ обработки осадков сточных вод путем замораживания всего объема осадка при непосредственном контакте с хладагентом 1при (— 0,2) — (— 5) С, который за ключается в том, что осадок заливают в аппарат, заполненный
10 жидким хладагентом, например н-бутаном, в количестве 10 — 40 об. % и перемешивают механической мешалкой. 3аморажи вание осадка в ваде льда .производят при отрицательной температуре, которую поддерживают не15 прерывным испарением жидкого хладагента
Количество жидкого хладагента в аппарате поддерживают постоянным (2). Иэвесг: ый способ предусматривает диаэрацию и предварительное охлаждение осадка от температуры окружающей среды до температуры замораживания осадка (в среднем на 15 — 30 С), компенсацию притоков тепла от окружающей среды и работающего оборудования ..t последующее плавление льда и обезвоживание осадка.
Недостатком известных способов является осуществление замораживания осадка при отрицательной температуре. Низкая температура замораживачия относительно окружающей среды вызывает необходимость охлажде568601
Критические условия гидратообразования (Холодилбньп1 агент температура, ; давление, ага
5,30
1,73
2,37
4,70
1,56
2,92
4о5
5.50
10,00
13,09
12,10
14,73
17,88
20,40
Пропан
Фрео--12ВТ
Фреон-! 42
Фреон-12
Бромисть(й метил
Фреон-31
Фреон-40
Газгидраты представляют собой клатра гные соединения (соединения включения) кристаллического типа, полученные включением молекул газообразного холодильного агента в межмолекуля рные полости ирпсталлической решетки воды. Разрушение структуры связи твердого вещества и воды в осадке происходит при фазовом превращении водной части осадка, аналогичном .превращению воды в лед при замораживании.
Способ осуществляют следующим образом.
Осадок диспергируют в объеме испа ряющегося гидр атообразующего холодильного агента с образованием гранул газгидратов в аппарате прямого теплообмена, работающем под,давлением. Соотношение количества осадка, подаваемого в аппарат, и количества жидкого гидратообразующего холодильного агента, находящегося,в аппарате, составляет 10—
40 об. /о
Кинетика .превращения осадка в гранулы газгид ратов оцределяется темперапурой переохлаждения холодильного агента относительно иритической температуры гидратообразования .и;регулируется изменением давления в аппарате. Для осуществления непрерыв ного процесса гидратообразования осадка в заполненном холодильным агентом аппанкрате поддерживают давление, ниже давления насыщенных паров холодильного агенга. ния поступающего осадка до температуры замораживания п компенсации притока тепла к установке путем введения дополнительной холодильной машины, включающей компрессор и конденсатор.
С целью упрощения и удешевления процесса путем проведения кристаллизации и пла|вления прп положительной температуре, близкой к температуре окружающей среды, в предлагаемом опособе в,качестве холодильного агента используют легкокипяшие жид— кости, образующие газгидраты с водой. Предпочтительно в качестве холодильных areнтов использовать пропан, ф рео н-12ВТ, фреон-142, фреон-12, бромистый метил, ф1реон-31, фреон-40.
Критические условия гидр атообразования этих холодильных агентов прлведены в таблице.
П ри этом часть холодильного агента испа ряется и в перемешиваемом объеме переохлажденного холодильного атепта образуются газгидраты осадка в виде гранул. Испарившийся холодильный агент непрерывно отводят из аппарата компрессором. Гра нулы газгидрато в извлекают из аппарата и,направляют в другой аппарат, где одновременно происходит конденсация комп ремированных паров холодильного агента при прямом теплообмене с газгидратами и распад газгидратов, с получением системы из жидкого холодильного агента, воды и твердого вещества осадка. Холодильный агент отделяют от осадка декантацией и возвращают вновь в аппарат для образования газгидрато в. Воду и твердое вещество осадка легко разделяют известными способами, например, при гравитационном фильтровании или п ри вакуумном фильтровании,на нутч-фильтрах. жидкий хладагент и осадок занимают
07,— 0,8 объема аппарата. Наличие первого
npoc Tp abc TIBa в аппарате необходимо для обеспечения возможности испарения части жидкого хладагента при гидратообразовании. Слой жидкого хладагента в аппарате не должен превышать 1 — 1,5 м. Это onpaíè÷eíèå обусловлено изменением равновесной темперагуры испарения жидкого холодильного агента по высоте слоя и связано с изменени ем гидростатического .давления. Температуру жидкого холодильного агента в а ппарате усpe„íÿþò интенсивным механическим перемешиванием. Одновременно, механическими мешалками диспергируют и рав номерно распределяют жидклй осадок в объеме переохлажденного хладагента с образованием гранул газ гидр атов. Температуру переохл аждения холодильного агента прн формировании гранул газгид ратов осадка определяют как уаз ность критической температуры гидратообразования и средней температуры жидкого холодильного агента в аппарате .и поддерживают,ра вной 0,1 — 12,0 С. Температуру inepeгреза газообразного холодильного агента при распаде газгпдратов и конденсации холодильного агента относительно равновесной критической температуры, распада газгидратов (гндратообразования) п ринимают равной
0,1 — 6,0 С. В результате обработки осадка предлагаемым способом удельное сопротивление ссадка фильтрованию, характеризующее водоотдачу осадка, снижается в 35 — 40 раз с (600 — 700) 10" до (15 — 20) . 10 го см/г, влажность обработанного осадка при гравитационном фильтровании снижается до 80о а (в 30 — 50,раз), при вакуум-фильтровании— до 75 lo (в 40 — 80 раз), т. е.,до состояния, позволяющего осадок транспортировать или напоавлять на сжигание.
Эффективность предлагаемого способа по сравнению с известным определяется возможностью осуществления кристаллизации и плавления, водной части осадка при положительной темпе1ратуре, близкой к температуре
568601
Формула изобретения
Составитель Г. Лебедева
Тсхред М. Семенов
Редактор Т. Девятко
Корректор В. Гутман
Заказ 670/1908 Изд. № 677 Тираж 1109 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» окружающей среды и, следовательно, упрощением за счет исключения предварительного охлаждения и компенсации теплопритоков от окружающей среды и работающего оборудования. Энергетические и капитальные запрагы уменьшаются на 20 — 25% за счет отказа от оборудования по предварительному охлаждению осадка, перед кристаллизацией и от вспомогательного холодильного контура для компенсации теплопритоков к установке.
Пример 1. Обработке подвергают осадок из горизонтальных отстойников Северной водопроводной станции г. Москвы, полученный |коагуляцией цветной маломутной воды.
Исходная влажность осадка — 99,0%, удельное сопротивление осадка фильтрованию — 680 10" слг/г.
В качестве холодильного атента используют пропан. Аппарат диаметром 100 мм и высотой 350 лгм заполняют жидким пропаном в количестве 2,1 .г, осадком в количестве
0,4 л и затравочными кристаллами льда в количестве 50 г. Интенсивность перемешивания двумя пропеллерными мешалками;на верти кальном валу принимают равчой 5 с . Осадок охлаждают испарением жидкого пропана путем выпуска части газоооразного пропана через редуктор в атмосферу при одновременном пополнении аппарата жидким пропаном.
Образование газгидратов осуществляют при давлении в аппарате 5,2 ата и температуре
5,3 С. Средняя температура .переохлаждения при этом составляет 0,4 С. Полученные газпидраты извлекают из аппарата, плавят при температуре окружающей среды и разделяют твердое вещество осадка от воды вакуумным фильтрованием на воронке Бюхнера через бумажный фильтр. Влажность отфильтрованного осадка 75/p, удельное сопротивление осадка фильтрованию 15 10" слг/г.
П Ip и м е р 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. В качестве холодильного агента используют фреон-12.
Исходная влажность осадка — 98%, удельное сопротивление осадка фильтрованию
750. 10" см/г.
Образование газгидратов осуществляют при давлении в аппарате 3 ата и температуре 9,8 С. Средняя температура переохлаж дения составляет 1 С. При расплавлении газгидратов влажность осадка после вакуумфильт ро вания 77е/о, удельное сопротпзлен е
10 осадка фильтрованию 17,2 - 10" см/г.
Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. В качестве холодильного агента используют фреон-40.
Исходная влажность осадка 98%, удель15 нсе сопротивление осадка фильтрованию
720 10" см/г
Образовачие газгидратов осуществляюг при да влении в аппарате 4 ата и температу ре 17,5 С. Средняя температура переохлаж20 дения составляет 4,2 С. При расплавлении газгидратов влажность осадка после вакуумфильтро вания 78%, удельное сопротивление осадка фильтрованию 17,8. 10го см/г.
Способ обработки осадков крпсталлпзацией при прямом контакте с испаряющимся холодильныхг агентом с последующим плав80 пением и обезвоживанием, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса путем проведения кристаллизации и плавления при положительной темпе,ратуре, близкой к температуре окружающей ореды,,в качестве холодильного агента псобразующие газгидраты с водой.
Источники информации, принятые зо вчп40 мание при экспертизе:
1. Патент Франции ¹ 2145647. кл. С 02 с, 1973.
2. Авторское свидетельство СССР ¹ 404777, кл. С 02 С 3 "00, 1970.