Способ обработки осадков кристаллизацией

Ось оознан иютФнт О-те й 4 чс, к й бнб те ИЗОБРЕТЕНИЯ156860 Союз Советских Социалистических Республик(22), Заявлено 24.02.75 (21) 2106929 26с присоединением заявки Нов(45) Дата опубликования описания 08.12.77 осударственнын комитет овета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий 53) УД 8,336,4588,8)) Авто Э. А, Проши етения Всесоюзный иаучио-исследовательский иист одоснабжения, канализации, гидротехнических со и инженерной гидрогеологии Водгео(54) СПОСО БРАБОТКИ ОСАДКОВ КРЛЛИЗАЦИ ЕЙ Изобретение относится к способам обеззоживания осадков, применяемым в химической технологии и, в частности, при обезвоживании осадков водопроводных станций и станций очистки сточных вод. 5Наиболее полное обезвоживание может быть достигнуто прн дредварительной обера ботке осадка путем разрушения сгруктуры связи твердого вещества и воды. В настоящее время для этой цели используют медленное 10 заьмораживание всего объема осадка с образованием манолитного льла и последующее оттаивание, после которого происходит эффективное отделение твердого вещества от воды любым,из известных способоз, например ва куумчой фильтрацией. Изменение структуры осадка происходит в,результате фазового превращения - заморажизания воды, связанной с твердым веществом осадка при отрицательной температуре. 20Известен способ обезвоживания осадка путем подачи его через распылитель з инертную жидкость, заключающийся з том, что в инертной жилкости поддержизают температуру ниже температуры замерзания жидкости в осадке. Замерзшие частицы осадка з зиле льда направляют в размораживаюший аппарат, плавят лед при одновременной конденсации инертной жидкости, отделяют твердое вещество осадка от воды отстаиванием и на празляют осадок на дополнительное обезвоживание 11.Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ обработки осадков сточных вод путем замораживания всего объема осадка при непосредственном контакте с хладагентом 1 при ( - 0,2) - ( - 5) С, который заключается з том, чго осадок заливают в аппарат, заполненный хкидким хлалагентом, например н-бутаном, в количестве 10 - 40 об, оо и перемешивают механической мешалкой. Замораживание осадка з виле льда лроиззодят при отрицательной температуре, которую поддерживают непрерывным испарением жидкого хладагента Количество жидкого хладагента в аппарате поддерживают постоянным 2. Извесгный способ предусматривает диаэрацию и предварительное охлаждение осадка от температуры окружающей среды ло температуры замораживания осадка (в среднем на 15 - 30 С), компенсацию притоков тепла от окружающей среды и работающего оборудования и последующее плавление льда и обезвоживание осалка.Недостатком известных способоз является осуществление замораживания осадка при отрицательной температуре. Низкая температура замораживания относительно окружающей среды вызывает необходимость охлажлеКритические условиягидратообразования Холодильный агент температура, ; давление,атп ПропанФреонВТфреон. 42Фреон Бром 11 стый метилФреон Фреон5,50 10,00 13,09 12,1014,73 17,88 20,40 5,30 1,73 2,37 4,70 1,56 2,92 49 о Газгидраты представляют собой клатрагные соединения (соединения включения) кристаллического типа, полученные включением молекул газообразного холодильного агента в межмолекулярные полости ирпсталлической решетки воды. Разрушение структуры связи твердого вещества и воды в осадке происходит при фазовом превращении эрдной части осадка, аналогичном превращению воды в лед при замораживании.Способ осуществляют следующим образом.Осадок диспергируют в объеме испаряющегося 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. /оКинетика превращения осадка в гранулы газгидратов оцределяется температурой переохлаждения холодильного агента относительно иритической температуры гидратообразования,и,регулируется изменением давления в аппарате. Для осуществления непрерывного процесса гидратообразования осадка в заполненном холодильным агентом аппарате поддерживают давление, ниже давления насыщенных паров холодильного агенга. ния поступающего осадка до температуры заЬ 1 ораживания ц коъ 1 пе 11 сациц пр 11 тока теплч к установке путем введения дополнительной холодильной машины, включающей компрессор и конденсатор.С целью упрощения и удешевления процесса путем проведения кристаллизации и плавления прц положительной температуре, близкой к температуре окружающей среды, в предлагаемом способе .в,качестве холодильного агента используют легкокипяшие жид - кости, образующие газгидраты с водой. Предпочтительно в качестве холодильных атентов использовать пропан, фреонВТ, фреон, фреон, бромистый метил, ф 1 реон, фреон.Критические условия гидр атообразования этих холодильных агентов приведены в таблице,510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 П 1 ри этом часть холодильного агента испа ряется и в перемешиваемом объеме переохлажденного холодильного агента образуются газгидраты осадка в виде гранул. Испарившийся холодильный агент непрерывно отводят из аппарата компрессором. Гранулы газгидратов извлекают из аппарата и,направляют в другой аппарат, где одновременно происходит конденсация компремированных паров холодильного агента при прямом тепло- обмене с газгидратами и распад газгидратов, с получением системы из жидкого холодильного агента, воды ц твердого вещества осадка. Холодильный агент отделяют от осадка декантацией и возвращают вновь в аппарат для образования газгидратов. Воду ц твердое вещество осадка легко разделяют известными способами, например, прц гравитационном фильтровании или при вакуумном фильтровании,на нутч-фильтрах.жидкий хладагент и осадок занимают 07, - 0,8 объема аппарата. Наличие первого простр аистова 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 ограничение обусловлено изменением равновесной темперагуры испарения жидкого холодильного агента по высоте слоя и связано с изменени. ем гидростатического давления. Температуру жидкого холодильного агента в аппарате усредняют интенсивным механическим перемешиванием. Одновременно,механическими мешалками диспергируют и равномерно распределяют жидкий осадок в объеме переохлажденного хладагента с образованием гранул газ гидр атов. Температуру переохл аждения холодильного агента прн формировании гранул газгидратов осадка определяют как уаз ность критической температуры гидратообразования и средней температуры жидкого холодильного агента в аппарате,и поддерживают,равной 0,1 - 12,0 С. Температуру пере- греза газообразного холодильного агента при распаде газгцдратов и конденсации холодильного агента относительно равновесной критической температуры, распада газгидратов (гндратообразования) принимают 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),1 01 о до (15 20) 101 о см/г, влажность обработанного осадка при гравитационном фильтровании снижается до 80% (в 30 - 50,раз), при вакуум-фильтровании - до 75% (в 40 - 80 раз), т. едо состояния, позволяющего осадок транспортировать илинано а влять на сжигание.Эффект 11 вность предлагаемого способа по сравнению с известным определяется возможностью осуществления кристаллизации и плавления, водной части осадка при положительной темпе 1 ратуре, близкой к температуреРедактор 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, Раушская наб., д. 4/5Тип. 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 зат 1 рагы 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.П р и м е р 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 диамепром 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 мешалкауги,на верти кальном валу принимают равной 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 газгидраты 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%, удельное сопротивление осадка фильтрованию 15 10 И слг/г.Пр и м ер 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. В качестве холодильного агента используют фреон. Исходная влажность осадка - 98%, удельное сопротивление осадка фильтрованию750. 10" см/г.Образование газгидратов осуществляютпри давлении в аппарате 3 ата и температуре 9,8 С. Средняя температура переохлаж.дения составляет 1 С. При расплавлении газгидратов влажность осадка после вакуумфильтрования 77 о/о, удельное сопротивление10 осадка фильтрованию 17,2. 10 го см/г,П р и м е р 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. В качестве холодильногоагента используют фреон.Исходная влажность осадка 984, удель 15 нсе сопротивление осадка фильтрованию720 10" см/г,Обр азова чие газгидратов осуществляю гпри давлении в аппарате 4 ата и температуре 17,5 С. Средняя температура переохлаж 20 дения составляет 4,2 С. При расплавлениигазгидратов влажность осадка после вакуум.фильтрования 78, удельное сопротивлениеосадка фильтрованию 17,8. 101 о см/г. Способ обработки осадков крпсталлпзацией при прямом контакте с испаряющимся холодильным агентом с последующим плав лен;гем и обезвоживанием, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса путем проведения кристаллизации,и плавления при положительной темпе,ратуре, близкой к температуре окружающей оредыв качестве холодильного агента используют легкокипящие жидкости, ооразую щие газгидраты с водой. Источники информации, принятые зо вчц.40 мание при экспертизе: 1. Патент Франции М 2145647, кл. С 02 с, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР404777, кл. С 02 С 3/ОО, 1970.