ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Концентрирование растворов сточных вод

Этот метод в основном используют для обезвреживания минераль­ных сточных вод.

Он позволяет выделять из стоков соли с получением условно чистой воды, пригодной для оборотного водоснабжения. Процесс разделения ми­неральных веществ и воды может быть проведен в две стадии: стадия концентрирования и стадия выделения сухих веществ.

Концентрирование сточных вод может быть проведена испарением (выпариванием), вымораживанием и кристаллизацией.

Выпаривание является энергоемким процессом. Энергия, затрачи­ваемая на выпаривание, складывается из энергии на нагрев сточной воды от начальной температуры до температуры испарения; на деформирование и перенос центров парообразования; на работу, затраченную на разделение растворителя и раствора; на формирование поверхностных паровых пузы­рей при испарении; на преодоление сил давления при формировании пузы­рей; на преодоление пузырем границы раздела фаз и на транспортирование паровых пузырей до границы раздела фаз.

При расчете энергетических затрат учитывают энергию, затрачен­ную на испарение r, и на работу разделения раствора и растворителя lp, т. к. остальные составляющие невелеки:

TOC \o "1-3" \h \z q = r + lp. (8.3)

Поскольку при выпаривании с кристаллизацией теплота кристалли­зации гкр, то затраты энергии на выпаривание будут

Q* = q - Гкр. (8.4)

При выпаривании низкоконцентрированных растворов с кристалли­зацией значение 1кр мало, поэтому затраты энергии на выпаривание соста­вят

Q = r - Гкр. (8.5)

Процесс вымораживания заключается в том, что при температуре ниже температуры замерзания чистая вода образует кристаллы пресного льда, а раствор с растворенными в нем солями размещается в ячейках ме­жду этими кристаллами. Температура замерзания рассола всегда ниже температуры замерзания чистой воды и зависит от концентрации раство­ренных солей. Для исключения образования мелких кристаллов и отделе­ния межкристаллитного рассола процесс вымораживания проводят при режимах медленного переохлаждения.

Разность между температурой замерзания чистого растворителя ґз и раствора ґз* называют понижением температуры замерзания раствора At^ Atз = t/ - tз. (8.6)

Понижение температуры замерзания для разбавленных растворов неэлектролитов пропорционально концентрации раствора:

At3 = km, (8.7)

Где k - криоскопическая константа растворителя, зависящая только от при­роды растворителя (но не растворенного вещества), для воды k = 1,85; m - молярная концентрация.

Вымораживание можно проводить под вакуумом или при помощи специального холодильного агрегата.

Наиболее распространенными хладоагентами являются аммиак, ди­оксид углерода, бутан, пропан, изобутан, хладоны (CC12F2, CCl3F, CC1F3) и их оксиды.