2.6.3 Каустизация зеленого щелока
Зеленый щелок, образовавшийся в растворителе плава СРК, содержит в ка-честве основных компонентов карбонат натрия (как при натронном, так и при сульфатном способе производства целлюлозы) и сульфид натрия (при сульфатном способе). Для превращения карбоната натрия в гидроксид натрия проводят его каустизацию известью:
Na2CO3 + Ca(OH)2↓ → 2NaOH + CaCO3↓.
Реакция каустизации обратима и никогда не доходит до конца, так как в обеих частях равенства присутствуют плохо растворимые вещества.
К числу факторов, влияющих на равновесную степень каустизации, относятся: температура, состав раствора, концентрация раствора, относительное количество извести.
Если зеленый щелок направляется из растворителя плава на каустизацию без предварительного отстаивания, с ним попадает в каустизаторы так называемый черный, или зеленый, шлам, в состав которого входят главным образом силикаты алюминия, железа, магния и кальция и сульфида железа. Черный шлам способен обволакивать частицы карбоната кальция, затрудняя осаждение щлама после каустизации.
Установки непрерывной каустизации при всем их разнообразии можно разделить на три группы по виду основного оборудования для осветления шелоков и промывки шламов:
– установки с многокамерными отстойниками (типа Дорра);
– установки с однокамерными отстойниками;
– установки с фильтрами.
2.6.4 Регенерация извести
Регенерация извести из шлама экономически целесообразна, несмотря на относительную дешевизну извести. Количество известкового шлама очень велико: на 1 т целлюлозы получается почти 0,5 т сухого шлама.
Основным процессом при регенерации активной извести из каустизационного шлама, как и при обжиге свежего известняка, является эндотермическая химическая реакция разложения карбоната кальция:
СаСО3 → СаО + СО2 – 177 кДж.
Температура разложения карбоната кальция 825 °С, однако обжиг известко-
вого шлама ведут при значительно более высоких температурах (1100-1300 °С) с целью получения реакционноспособной извести.
Для обжига каустизационного известкового шлама почти повсеместно применяются туннельные вращающиеся печи длиной к диаметру до 40:1, производительностью 150-350 т извести в сутки.
Нормальной работа известирегенерационной печи возможна при равномерном питании ее шламом, достаточно обезвоженным (с влажностью не выше 55 %) и хорошо отмытым от щелочи (с содержанием не более 1 % Nа2О к массе сухого шлама). В этом случае шлам в процессе подсушки легко гранулируется. Грануляция способствует равномерному обжигу и уменьшению потерь в виде пыли.
Продолжительность пребывания извести в печи составляет, в зависимости от температуры и других факторов, от 1,5 до 4 ч.
К выгрузочному концу печи примыкает топливная головка, к которой подводится мазут и воздух для горения. Регенерированная известь в виде окатышей размером 10-20 мм, раскаленная до температуры 1000 °С, выходит из выгрузочного конца печи.
Для охлаждения извести в промышленности используются устройства четырех типов: рекуператоры; известеохладители: вращающиеся барабанные щелевые; барабанные трубчатые; барабанные открытые.
3 ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
3.1 Механическая очистка сточных вод
Методы механической очистки, используемые для отделения от воды взвешенных примесей, базируются на применение сил, рассматриваемых в механике: гравитационных, центробежных и сил давления жидкости. К ним относятся отстаивание, фильтрование, разделение в поле центробежных сил и флотация. Применяется оборудование: решетки, песколовки, отстойники, фильтры.
Решетки служат для удаления из воды крупных взвешенных примесей: тряпок, отходов кухни. Решетки устанавливаются в каналах, по которым стоки поступают на очистные сооружения. Решетка представляет собой металлическую прямоугольную раму, внутри которой расположены прутья круглого или прямоугольного сечения. По ширине зазора решетки подразделяются на грубые (20 – 25 см) и обычные (5 см). Решетки устанавливаются вертикально или под углом 60°. Их очищаются вручную или механически – граблями, которые перемещаются на цепи. Грабли включаются периодически несколько раз в смену. Уловленные загрязнения на очистных сооружениях подаются по транспортеру в дробилку, где измельчаются, а затем возвращаются в канализационные сточные воды перед решетками. Можно уловленные загрязнения возить на самосвалах на свалку или подавать в метантанки для обезвреживания.
Песколовки служат для удаления из воды тяжелых примесей в основном песка. Песколовки бывают различных конструкций. На СЦБК применяются горизонтальные песколовки с круговым движением воды. В нижней части песколовки имеется бункер, куда поступает песок. Удаляют песок с помощью гидроэлеватора – подают воду под давлением, она размывает песок. Смесь воды и песка выводится из песколовки в виде пульпы. Пульпа отводится на песковые площадки с дренажным дном – перфорированные трубы на которых находится слой песка. Через перфорацию в трубах отводится вода.
Рисунок 17 – Песколовка
1 - канал для подачи воды; 2 - канал для удаления загрязнений; 4 - лоток для отвода воды
Отстойники служат для выделения из сточных вод взвешенных веществ любого происхождения – минеральных и органических и любой плотности. В системах общезаводских очистных сооружений они разделяются на первичные – перед дальнейшей физико-химической или биологической очисткой и на вторичные, третичные – после каждой ступени биологической очистки.
Первичные отстойники бывают горизонтальные, вертикальные, в зависимости от направления движения воды. На СЦБК радиальные отстойники - разновидность горизонтальных, вода в них движется по радиусу от центра к периферии. На СЦБК отстойник средних размеров: диаметр – 40 м, глубина – 5 м. Дно отстойника имеет уклон к центру. Отстойник из железобетона. Вода в отстойник подводится снизу. В верхней части труба расширяется. Раструб входит в успокоительную камеру высотой 1 м. Из камеры вода опускается вниз при этом тяжелые примеси оседают на дно, а вода с легкими примесями поднимается вверх отстойника, где вода переливается в кольцевой лоток, из которого она отводится на дальнейшую очистку по подземному каналу или поверху. Осадок со дна отстойника сгребается к центру в приямок, откуда периодически выкачивается насосом и подается на обеззараживание.
Для удаления осадка имеется металлическая ферма, один конец которой опирается на опору в центре отстойника, а другой на тележку. Тележка опирается на ролик, который катится по рельсу, расположенному по краю отстойника. На тележке находится электродвигатель, от которого приводится во вращение ролик. К ферме с помощью тросов прикреплены два крыла гребкового механизма. Гребки сгребают осадок в центр отстойника. У первичных отстойников хоз. фекалов еще есть приспособление для удаления из воды легких плавающих примесей (жиров, масел, нефтепродуктов). Для этого в верхней части отстойника на уровне поверхности воды находится плавающий бункер. А к ферме прикреплена доска, которая сгребает жиры в этот бункер, из которого они отводятся затем в жиросборник.
Рисунок 18 – Первичный отстойник
1 – подводящий канал; 2 – трубопровод сырого осадка; 3 – отводящий канал; 4 - кольцевой лоток; 5 – успокоительная камера; 6 – раструб
При очистке сточных вод фильтрованием очищаемую воду пропускают через пористую фильтровальную перегородку, задерживающую взвешенные вещества и пропускающие воду. Скорость процесса зависит от разности давлений, создаваемой по сторонам фильтровальной перегородки, и сопротивления, испытываемого жидкостью при движении через эту перегородку.
Также сточных воды фильтруют через сетчатые и тканевые перегородки с отверстиями разной величины, через пористые материалы с намывным слоем, через зернистые и другие загрузки.К сетчатым фильтрам относятся барабанные сетки и микрофильтры. Барабанные сетки оснащают рабочими сетками с размерами ячеек от 0,3 0,3 до 0,5 0,5 мм, микрофильтры – от 0,04 до 0,07 мм. Зернистые загрузки по плотности материала бывают тяжелые и легкие. Используют: песок, антрацит, дробленный и недробленый керамзит и друние. Загрузка – это искусственно созданная пористая структура из различных или одинаковых по своей природе и свойствам поверхности, гранулометрическому составу и плотности фильтрующих материалов. По крупности зерен загрузки делят на легкозернистые, среднезернистые, крупнозернистые и так называемые поддерживающий слой. Фильтры бывают однослойные и многослойные. Значительное влияние на режим работы фильтров оказывает промывка (регенерация) фильтров.
3.2 Подготовка сточных вод к биологическому окислению в аэротенках
Промышленные стоки подвергаются:
- Предварительной аэрации и усреднению;
- Корректировке рН;
- Биогенной подпитке.
3.2.1 Предварительной аэрации и усреднению
Стоки продувают воздухом для отдувки летучих токсичных веществ (сероводорода, метилмеркаптана, диметилсульфида, диметилдисульфида), чтобы не было вредного влияния на активный ил. Эта операция называется предварительной аэрацией. Стоки поступают на очистные неравномерно по концентрации и по количеству, что затрудняет процесс биологической очистки. Нагрузка на активный ил то больше то меньше, поэтому стоки усредняют по количеству и концентрации, подавая в усреднители – резервуары большого объема. В приаэраторе усреднители стоки продуваются воздухом, при этом отдуваются не только токсичные газы, но и еще происходит и коагуляция коллоидных частиц. В приаэратор усреднитель подается небольшое количество активного ила, поэтому там начинается процесс биологической очистки.
3.2.2 Корректировка рН
Биологическая очистка идет хорошо, если рН = 6,5 – 8,5. При низком рН активный ил может погибнуть. При повышенном рН происходит рост нитчатых бактерий, что вызывает вспухание активного ила. И он затем плохо оседает во вторичных отстойниках. Поэтому если стоки кислые их надо нейтрализовать Са(ОН)2, а если щелочные то Н2SО4.
3.2.3 Биогенная подпитка
Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов нужны такие элемен-
ты как N и Р. Поэтому если их нет в стоках и мало хоз. фикальных, то в воду вводят суперфосфат и аммиачную воду.
3.3 Аэротенки
Аэротенк – это железобетонный резервуар, разделенный перегородками, не доходящими до стенок, на несколько коридоров (чаще 4). В аэротенк подается сточная вода, воздух и активный ил. Вода подается в аэротенк из верхнего канала, а отводится в нижний. Канал для активного ила находится со стороны нижнего канала. Вода подается во второй коридор, а активный ил в первый. Таким образом, активный ил идет без сточной воды и продувается воздухом. Этот коридор называется коридором регенерации активного ила. В нем восстанавливается окислительная способность активного ила.
Рисунок 19 – Аэротенк