Файл: Очистка промышленных сточных вод..pdf

ном, для извлечения анилина из сточных вод производ­ ства анилина) и некоторые хлорированные алифатиче­ ские іуглеводороды.

МЕТОДЫ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ

Методы экстрагирования органических веществ по схемам контакта экстрагента и сточной воды можно раз­ делить на перекрестноточные, ступенчато-противоточные и непрерывно-противоточные. Прямоток в процессах эк­ стракции не применяется.

При многоступенчатой перекрестноточной схеме сточ­ ная вода на каждой ступени контактирует со свежим экстрагентом, что приводит к повышенному расходу эк­ страгента по сравнению с противоточными методами. В связи с этим наибольшее практическое применение получили методы противоточной экстракции.

При ступенчато-противоточной экстракции каждая ступень включает перемешивающее устройство для сме­ шения фаз и сепаратор (отстойник) для их гравитаци­ онного разделения. Могут применяться также центро­ бежные сепараторы, обладающие более высокой разде­ лительной способностью по сравнению с гравитацион­ ными. Вода и экстрагент движутся навстречу друг другу, и при нумерации ступеней по движению воды экст­ ракт (органическая фаза) последующей ступени смеши­ вается в смесителе с водной фазой предыдущей ступе­ ни. Смеситель должен обеспечить максимальную степень диспергирования экстракта в воде, исключающую одна­ ко возможность образования стойких эмульсий, которые препятствуют разделению фаз.

При непрерывно-противоточной многоступенчатой экстракции вода и экстрагент движутся навстречу друг другу в одном аппарате, обеспечивающем диспергирова­ ние экстрагента в воде, а разделение фаз осуществляется на входе и выходе из аппарата. Легкая фаза подается

71

снизу, тяжелая — сверху. Очищенная вода отводит­ ся из нижней части колонны, насыщенный удаляемым веществом экстракт —.из верхней. Диспергирование эк­ страгента в воде осуществляется с помощью насадок, тарелок разбрызгиванием или механическим перемеши­ ванием.

В тех случаях, когда экстрагент и вода взаимно не растворимы и /С8 = const, равновесная концентрация эк­ страгируемого вещества в воде при многоступенчатой экстракции может быть найдена по приведенным ниже формулам.

72

и обозначаемое обычно е, определяет возможность глу­ бокого извлечения экстрагируемого вещества из воды и, следовательно, Достижения требуемого значения CBN.

ние числа ступеней экстракции теоретически приведет к сколь угодно малому значению CBN. Следовательно, объем циркулирующего экстрагента должен быть опре­ делен таким образом, чтобы выполнялось соотношение

Ступенчато-противоточная смесительно-отстойная эк­ стракция ■осуществляется в блоке смеситель — отстой­ ник, образующем одну ступень экстракции. В смесителе сточная вода перемешивается с экстрагентом мешал­ кой или при помощи насоса. Продолжительность пребы­ вания экстрагента и воды в смесителе и интенсивность перемешивания должны обеспечить максимальное при­ ближение к равновесию. В случае осуществления перио­ дического процесса жидкости разделяются при останов­ ленной мешалке в том же реакторе, где происходило их смешение, либо смесь выливается в отстойник. Рассло­ ившиеся жидкости собирают в отдельные приемники, откуда раствор извлеченного вещества в экстрагенте

73

направляется на регенерацию растворителя и получение сырого продукта, а вода в зависимости от степени за­ грязнения и концентрации в ней растворителя сбрасы­ вается в канализацию очищенных сточных вод или на­ правляется на дальнейшую обработку (освобождение от растворенного экстрагента и доочистку от остаточных загрязнений).

Растворитель из сточных вод после экстрагирования удаляется отгонкой паром при атмосферном давлении, под вакуумом либо отдувкой подогретым воздухом с по­ следующим улавливанием паров растворителя из отхо­ дящего воздуха адсорбцией или конденсацией при охлаж­ дении. Если пары растворителя образуют с воздухом взрывоопасные смеси, то для отдувки могут быть приме­ нены дымовые газы, полученные сжиганием топлива без избытка воздуха, или инертный газ (азот, углекислота и т. п.).

Периодический одноступенчатый экстракционный процесс очистки сточных вод целесообразен лишь при не­ большом их количестве либо, в случае периодического образования их, через значительные промежутки време­ ни (например, при сбросе сточных вод один раз в сутки, неделю или реже). При относительно большом количе­ стве сточных вод или при непрерывном сбросе их экст­ рагирование растворенных продуктов должно произво­ диться непрерывно, а более глубокая очистка вод должна осуществляться в несколько противоточных ступеней (две, три и более). В этом случае сточные воды и экст­ рагент подаются в смеситель в определенных соотноше­ ниях непрерывно. Смесителем в таких установках слу­ жат в основном насосы (экстрагент подается во всасы­ вающую трубу насоса). Если необходимо увеличить время контакта жидкостей, то за насосом устанавли­ вают реактор с мешалкой.

На каждой ступени жидкости разделяются в трех­ камерном отстойнике. Объем средней части такого от­

74

стойника обеспечивает настолько медленное движение жидкости, что оно не препятствует разделению фаз. Более тяжелая жидкость проходит через отверстие в нижней части перегородки в секцию, откуда непрерывно через систему перфорированных горизонтальных труб сливается в приемник. Более легкая жидкость перете­ кает в другую секцию через отверстия в верхней части перегородки. Из этих приемников экстракт направляется на установки для регенерации растворителя, а сточная вода — на очистку от растворенного экстрагента.

Следует отметить, что лишь в отдельных случаях одноступенчатая экстракция растворенного вещества может обеспечить очистку сточной воды до такой низкой остаточной концентрации, при которой воду можно сбра­ сывать в водоем непосредственно или после удаления из нее растворенного экстрагента. Даже тогда, когда воз­ можен сброс сточных вод в реку с остаточным содержа­ нием веществ 10 мг/л при исходном содержании их 3— 4 г/л одноступенчатая экстракция потребовала бы при­ менения растворителя с К9 = 300 -^300 (при условии, что смешиваться растворитель и сточная вода будут в рав­ ных объемах). Такой растворитель, отвечающий всем требованиям к промышленному экстрагенту, можно по­ добрать далеко не всегда. Поэтому одноступенчатая экстракция используется лишь для очистки относитель­ но разбавленных сточных вод, если извлекаемое веще­ ство обладает высоким коэффициентом распределения между органическим растворителем и водой. Во всех ос­ тальных случаях должна осуществляться многоступен­ чатая противоточная экстракция.

Простейшая схема многоступенчатой экстракцион­ ной установки состоит из нескольких пар смесителей и отстойников, через которые последовательно, навстречу друг друпу, проходят сточная вода и растворитель.

При непрерывно-противоточной экстракции в колон­ не осуществляется непрерывный массообмен между

75