Термоокислительные методы обезвреживания жидких отходов

При использовании термоокислительных методов все органиче- ские вещества, загрязняющие сточные воды, полностью окисляются

кислородом воздуха при высоких температурах до нетоксичных соеди- нений.

Метод термоокислительного жидкофазного обезвреживания сточных вод (мокрого сжигания) состоит в окислении кислородом воз- духа органических примесей сточных вод при температуре 100-350 оС и давлении, обеспечивающем нахождение воды в жидкой фазе (2-28 МПа). При высоких давлениях растворимость в воде кислорода значи- тельно возрастает, что способствует ускорению процесса окисления органических веществ.

В зависимости от температуры и времени контакта окисление ор- ганических примесей происходит полностью или частично (до карбо- новых и дикарбоновых кислот или других промежуиточных продук- тов). Вещества, летучие при условиях процесса, окисляются в основ- ном в парогазовой фазе, а нелетучие - в жидкой. С увеличением кон- центрации органических примесей в воде экономичность процесса воз- растает. Скорость реакций окисления растет с увеличением температу- ры.

Конечные продукты жидкофазного окисления имеют высокую температуру и давление и, следовательно, обладают большой энергией, которую можно использовать для выработки электроэнергии и пара. Среди достоинств метода - возможность очистки большого количества сточных вод без предварительного концентрирования, отсутствие в продуктах окисления вредных веществ, универсальность и др. Недос- татки: неполное окисление некоторых веществ, высокая стоимость оборудования, образование накипи на теплопередающих поверхностях, коррозия. Метод начинает использоваться в целлюлозно-бумажной, фармацевтической, нефтеперерабатывающей и др. отраслях промыш- ленности.

Метод парофазного каталитического окисления заключается в каталитическом окислении кислородом воздуха при повышенной тем- пературе в парогазовой фазе летучих органических веществ сточных вод. Сточная вода сначала подается в выпарной аппарат. Образующие- ся при этом пары воды и органических веществ, а также воздух и газы направляются в контактный аппарат, загруженный катализатором. Процесс окисления протекает весьма интенсивно в паровой фазе при температурах 300-500 оС в присутствии меднохромового, цинкохромо- вого, медномарганцевого или другого катализатора. Применение этого метода целесообразно при выводе воды из технологического процесса в виде пара (из ректификационных колонн, выпарных аппаратов и др.). Экономическая эффективность повышается в случае использования тепла, выделяющегося при окислении органических веществ. Очищен-

ная вода (конденсат), как правило, может быть использована в систе- мах оборотного водоснабжения. Установки парофазного каталитиче- ского окисления имеют большую производительность и высокую сте- пень обезвреживания (до 99,8 %). Однако в них возможно отравление катализатора соединениями серы, фосфора, фтора.

Самым эффективным и универсальным из термических методов обезвреживания сточных вод является огневой (парофазное окисле- ние). Сущность его заключается в распылении сточных вод в топочные газы, нагретые до температуры 900-1000 оС. Вода при этом полностью испаряется, а органические примеси сгорают. Минеральные примеси при этом образуют твердые или расплавленные частицы, которые вы- водятся из рабочей камеры печи или уносятся дымовыми газами.

Применение огневого метода целесообразно при обезвреживании небольшого количества сточных вод, содержащих высокотоксичные органические примеси, извлечение и обезвреживание которых другими методами невозможно или экономически нецелесообразно; при нали- чии горючих производственных отходов, которые могут быть исполь- зованы вместо топлива (кубовые остатки, сбрасываемые газы и т.п.); при извлечении растворенных ценных минеральных примесей. Метод отличается высоким расходом топлива и перегревом водяного пара.

При сжигании сточных вод различного состава могут образовы- ваться оксиды щелочных и щелочноземельных металлов (СаО, MgO; ВаО, К2О, Nа2О и др.); органические соединения, содержащие серу, фосфор, галогены; газы SO2, SO3, P2O5, HCl, Cl2 и др. Эти вещества вы- зывают коррозию аппаратуры. Из сточных вод, содержащих нитросо- единения, могут выделяться оксиды азота NхОу. В газовой фазе эти ве- щества вступают в сложные взаимодействия с образованием новых со- единений, в том числе токсичных, что необходимо учитывать при уда- лении газов в атмосферу.

Для сжигания применяют печи самых различных конструкций: камерные, шахтные, циклонные, барабанные, с псевдоожиженным сло- ем. Камерные, барабанные и шахтные печи более громоздки и менее производительны, требуют больших капитальных затрат. Используют их для сжигания сульфидных щелоков, сточных вод анилино- красочной промышленности, производств фенолоформальдегидных смол, капролактами, пластмасс и др.

Наиболее эффективными и универсальными для огневого обез- вреживания сточных вод являются циклонные печи. В них благодаря вихревому характеру газового потока создается интенсивный тепло- и массообмен между каплями сточной воды и газообразными продукта- ми. Такие печи работают при больших удельных нагрузках, они могут

быть горизонтальными и вертикальными. Воздух тангенциально вво- дится в печь и совершает вращательное движение, перемещаясь вдоль оси цилиндра по спирали. Сточная вода подается форсункой, распыли- вается и сгорает. Недостаток - большой унос солей с газовым потоком.

В псевдоожиженных печах газ поступает под газораспредели- тельную решетку, а вода навстречу ему. Твердые частицы в процессе сжигания находятся во взвешенном состоянии. Однако конструктив- ные недостатки, несовершенство контроля и автоматики и высокая стоимость процесса не позволили найти им широкое распространение.

Разработан ряд технологических схем по огневому обезврежива- нию сточных вод. Есть установки как с утилизацией тепла, так и без нее, с очисткой отходящих газов и без очистки. На рис.16.3 приведена схема с котлом-утилизатором тепла и сухой газоочисткой.

Рис.16.3. Схема установки огневого обезвреживания сточных вод

1 - печь; 2 - котел-утилизатор; 3 - воздухоподогреватель; 4 - аппарат сухой очи- стки газов; 5 - труба; 6 - дымосос; 7 - воздуходувка