Содержание к диссертации
Введение
1 . Современное состояние и перспективы переработки коллоидных осадков карт-шламонакопителей целлюлозно-бумажной промышленности 8
1.1. Технология производства сульфатной целлюлозы ОАО БЦБК и ОАО Селенгинского СЦКК, характеристика основных источников загрязнения окружающей среды 8
1.2. Современное состояние проблемы использования шлам-лигнина в народном хозяйстве 24
Выводы 30
2. Объекты и методы исследования 31
2.1. Характеристика бактериологических и физико-химических свойств осадка карт-шламонакопителей ОАО БЦБК и СЦКК 31
2.2. Характеристика золы шлам-лигнина БЦБК и СЦКК 49
Выводы 58
3. Исследование процессов обезвоживания осадка карт-шламонакопителей 60
Выводы 67
4. Исследование коагуляционно-сорбционеых свойств золы шлам-лигнина оао бцбк и сцкк 68
4.1. Оценка селективности сорбционных свойств составляющих компонентов ЗШЛ ОАО БЦБК и СЦКК 68
4.2. Регенерация сорбента ЗШЛ ОАО Байкальского ЦБК 81
4.3. Сравнение эффективности процесса сорбции различных загрязнений отходами производств Байкальского региона в динамических и статических условиях 86
4.4. Оценка влияния различных технологических режимов на эффективность процесса сорбции высокоцветных хлорлигносульфонатных сточных вод методом центрального композиционного ротатабельного планирования в статических условиях 92
4.5. Исследование коагуляционных свойств сульфата алюминия, регенерируемого из осадков карт-шламонакопителей 108
Выводы 113
5. Технико-экономическое обоснование и результаты опытно-промышленных испытаний предлагаемой технологии рекуперации осадка карт-шламонакопителей 115
5.1 .Принципиальная технологическая схема и расчет технико-экономических показателей переработки осадка карт-шламонакопителей 115 \
5.2. Основные технические решения и технико-экономические показатели производства сернокислого алюминия из ЗШЛ 118
5.3. Принципиальная технологическая схема и ТЭП процесса коагуляционно-сорбционной очистки высокоцветных сточных вод. 125
5.4. Результаты опытно-промышленных испытаний сорбционной очистки высокоцветных сточных вод отбельного цеха ступени щелочения ОАО Байкальского ЦБК 132
Выводы 134
Основные выводы 135
Список литературы 137
- Современное состояние проблемы использования шлам-лигнина в народном хозяйстве
- Характеристика золы шлам-лигнина БЦБК и СЦКК
- Сравнение эффективности процесса сорбции различных загрязнений отходами производств Байкальского региона в динамических и статических условиях
- Основные технические решения и технико-экономические показатели производства сернокислого алюминия из ЗШЛ
Современное состояние проблемы использования шлам-лигнина в народном хозяйстве
Утилизация осадков производственных сточных вод позволяет снизить затраты на очистку сточных вод и получать дополнительный товарный продукт, подлежащий реализации в народном хозяйстве [37].
Проведенный литературный и патентный обзор показал, что в мировой практике отсутствуют данные о рекультивации площадей, занятых отходами, подобными шлам-лигнину. Это объясняется ограниченным применением физико-химической очистки на предприятиях, производящих целлюлозу, а также трудностями расшифровки взаимодействия веществ в ходе физических, химических и биологических процессов, протекающих в этом антропогенном субстрате. Недостаточно изучено воздействие на эти процессы факторов окружающей природной среды (температуры, грунтовых вод, атмосферных осадков). Отсутствие реальных решений по рекуперации осадка также объясняется его сложным физико-химическим и дисперсным составом, высокой степенью гидрофильности, преимущественно представленной связанной водой, а также трудоёмким и сложным технологическим процессом его переработки. Все же поиск спосрбов переработки осадка постоянно ведется различными научно-техническими институтами, так разработан проект переработки осадка карт-шламонакопителей ОАО Байкальского ЦБК, который предусматривает перекачку золошлакоотходов, образующихся на ТЭЦ комбината, в карты-шламонакопители. По версии разработчиков проекта, шлаки будут взаимодействовать со шлам-лигнином и уплотнять осадок. Однако, проведенное исследование по ОВОС золошлакоотвалов позволило сделать вывод о недопустимости решения этой проблемы предлагаемым путем, так как к воздействию на окружающую среду осадка шлам-лигнина добавится дополнительное воздействие золощлака, с возможным образованием более токсичных компонентов [38].
В настоящее время ведутся работы по решению проблемы использования шлам-лигнина в различных отраслях народного хозяйства, имеющие различные направления [39]: в производстве фанеры в качестве заменителя фенола при поликонденсации смол, применяемых для склеивания отдельных слоев фанеры; в резиново-технической промышленности - в качестве активного наполнителя вместо сажи, для эмульгирования и стабилизации битумных эмульсий; в производстве древесноволокнистых плит и ячеистых бетонов; разбавленный раствор шлам-лигнина успешно применен для решения вопросов пылеподавления, в частности, в районе Чернобыльской АЭС; подсушенный при 300 С шлам-лигнин применяется в геологической практике для приготовления бурильных растворов; использование шлам-лигнина в качестве органического удобрения в сельском хозяйстве.
Предлагалось на базе отходов ОАО СЦКК создание предприятия по производству компостов [40 - 43]. Один из вариантов компостирования по принципу безотходного производства представлен на рис.6. Шлам- лигнин—. Активный ил —— Шламоотстойник Зола углей ТЭЦ Золоотстойник - Компостирование Зола регенерационных котлов Отходы животноводства Рис.6. Переработка отходов СЦКК. Общий годовой объем компостов мог составить 100-150 тыс. тонн, этого количества достаточно для улучшения плодородия 1000 га пашни [10]. Однако по ряду причин и, в первую очередь, связанных с нестабильностью экономической обстановки в нашей стране эти разработки не получили реального применения и развития. Поэтому проблема использования шлам-лигнина в народном хозяйстве и по Ьей день остается открытой.
Одним из актуальных направлений утилизации шлам-лигнина на наш взгляд является получение сорбентов и коагулянтов, предназначенных для химической очистки сточных вод. Так опыт производства целлюлозы в Японии и США показывает, что одним из перспективных направлений является применение для очистки сточных вод активированных углей, полученных из отходов целлюлозно-бумажной промышленности. Для получения активированного угля можно использовать всевозможные сырьевые отходы органического происхождения: древесные опилки, кору, шлам-лигнин, макулатуру, сульфатный или сульфитный щелок и др. [44, 45].
Наиболее эффективной и экономически выгодной в настоящее время является сорбция загрязняющих веществ на сорбентах из различных отходов производств [46, 47]. Адсорбционные методы очистки применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в, локальных установках, если концентрация этих веществ в воде не велика, и они биологически не разлагаются или являются сильнотоксичными. Одним из основных преимуществ сорбционного метода является то, что сорбент может многократно участвовать в цикле «сорбция-десорбция», что значительно увеличивает экономическую эффективность сорбционной очистки.
Е.А. Казанцевым и В.П. Релиз [48] выполнен обзор работ, посвященных синтезу и применению сорбционных материалов на различных носителях -углях, цеолитах, древесной целлюлозе и др. показано, что доступность многих носителей, простота технологии синтеза сорбентов на основе оксидов, гидроксидов, ферроцианидов и др., их механическая прочность, высокие кинетические характеристики и другие преимущества обеспечивают хорошие перспективы использования рассматриваемых материалов в технологии обработки природных и сточных вод, жидких радиоактивных отходов, различных растворов и др.
Цизин Г.И., Формановский А.А. и др. исследователи [49] изучили возможность применения сорбентов на основе целлюлозы для концентрирования металлов (V, Cr, Mn, Fe, Со, Hg, Ni, Си, Zn, As, Se, Cd, Те, Pb) из природных вод. Сделан вывод о количественном извлечении металлов даже при значительной концентрации макрокомпонентов. Большинство металлов извлекаются в диапазоне рН = 4 - 7, Se (IV) и Те (IV) извлекаются при рН = 2 - 6, Hg (II) и HgCH3 при рН = 1 - 8, As (III) при рН = 0 и 2 на ДТК фильтрах. Динамическая емкость фильтров 0,4 - 0,7 мг/г сорбента. ДЭТАТА-фильтры можно использовать повторно после регенерации. Разработаны методики сорбции - РФЛА-анализа с пределом обнаружения металлов в 0,1 л воды 1-5 мкг/л относительно стандартного отклонения 0,02 - 0,05.
В настоящее время на нескольких зарубежных сульфатцеллюлозных заводах для очистки сточных вод применяется высокопористый синтетический полимерный адсорбент под общим названием "Амберлит", обладающий сродством к растворенным веществам, обуславливающим цветность и имеющий развитую поверхность. В работе [50] сообщается об использовании для обесцвечивания стоков отбельного цеха синтетического адсорбента "Амберлит ХАД-2" с порами порядка 90 А. Для поддержания рН около 3 щелочные стоки смешивают с промывными водами от последней ступени отбелки целлюлозы в соотношении 1:5. Регенерация отработанной смолы осуществляется слабым белым щелоком.
Характеристика золы шлам-лигнина БЦБК и СЦКК
Исследуемая в качестве сорбента зола шлам-лигнина (ЗШЛ) ОАО БЦБК образуется по технологии, представленной на рис. 14. По данной схеме сжигания осадок - шлам-лигнин, после ступени химической очистки промстоков, обезвоженный в центрифугах до влажности 83 - 84 % ленточными конвейерами 1 подается в бункер приема осадка 2. Из приемного бункера осадок подается в сушилки 3 при помощи шнекового питателя 4, расположенного под бункером. Сушилка представляет собой вращающийся барабан. Шлам поступает в барабан, через подающий червяк 5, параллельно ходу шлама подается отработанный газ после печи сжигания 6 с температурой 800 - 900 С, вращающаяся мешалка обеспечивает более полный контакт шлама с горячим воздухом. Подсушенный осадок до влажности 61.8 % подается в печь с кипящим слоем фирмы Бабкок-Хитачи при помощи конвейера подачи осадка 7 через желоб загрузки осадка. Производительность установки при влажности подаваемого осадка 84 % составляет 60 т/сут. по а.с.в. [55]. Печь сжигания осадка представляет собой емкость, футерованную внутри огнеупорным кирпичом. На дне печи на много дырочном листе (плите) для диспергированной подачи воздуха расположен песок. Воздух пропускают с помощью нагнетательной воздуходувки через паровой калорифер, где он нагревается до температуры 100 С и с давлением 0.14 МПа подается в печь. По мере увеличения подачи воздуха среда начинает "кипеть". Для лучшего сжигания шлама печь оборудована соплом вторичного воздуха для создания небольшого избытка кислорода. Расход вторичного воздуха, а также мазута (максимальная температура горения - 2130 С, содержание СОг МАХ - 16 % [55]), определяется в зависимости от влажности шлама и состояния сгорания в кипящем слое. Объем рециркуляции газа регулируется вручную, для поддержания постоянной температуры газа, выходящего из печи до 800-900 С. Большая часть золы - 99 %, образовавшейся при сжигании, выводится из печи в виде пыли вместе с отработанным газом. Отработанный газ, пройдя сушилку, подается в бункер 8 отделения золы от воздуха. Зола выгружается на конвейер подачи золы 9 и затем конвейером-подъемником 10 подается в бункер хранения золы 11. При замене кипящего слоя песок выводится из печи с помощью разгрузочного шнека и далее через систему конвейеров поступает в бункеры хранения золы. Отработанный газ после сушилок с температурой 180 - 200 С подается в мультициклон 12. В мультициклоне улавливается около 85% золы и пыли, а газ подается в скруббер 13 "Вентури" VVO-4214-102E фирмы Марубени. В скруббере "Вентури" улавливается »та часть золы, которая не была уловлена в мультициклоне. Содержание золы снижается до 0.15 г/нм3 на выходе выпускной трубы. Кроме того, в скруббере происходит очистка от сернистого ангидрида до 0.28 г/нм . В качестве орошающего раствора для улавливания сернистого ангидрида в скруббере "Вентури" используется 5%-ный раствор соды каустической. Степень очистки скруббера от пыли - 98%, от сернистого ангидрида 96 - 97 %. Очищенный газ дымососом 14 с температурой не более 82 С через глушитель подается в дымовую трубу 15 и выбрасывается в атмосферу.
По данным отчета [63], результаты выполненых анализов воздуха на территории комбината показали низкое (ниже ПДК) содержание микроэлементов в аэрозольной форме. Таким образом, в процессе сушки и сжигания шлам-лигнина Байкальского ЦБК не происходит загрязнение окружающих территорий токсичными тяжёлыми элементами, т.к. подавляющее большинство микроэлементов поступающих из древесины и реагентов концентрируется в золе, более летучие в саже. Однако, нельзя исключить дальний унос некоторых летучих элементов с мелкой фракцией пыли (аэрозоля). Несколько повышенная концентрация ртути в районе очистных сооружений, говорит о процессах испарения этого элемента в виде органических и неорганических соединений.
Фоновые концентрации ртути в воздухе для многих районов южного Байкала составляют 150-200 нг/м .
С целью определения фазового состава золы шлам-лигнина был проведен дериватографический анализ рис. 15.
Дериватограмма сгорания шлам-лигнина Первый эндоэффект наблюдается при Т=120 С и соответствует потери веса при выделении адсорбционной воды. При дальнейшем нагревании осадка наблюдается экзоэффект, соответствующий выгоранию древесины, представленной в осадке в виде частиц коры, волокна, камбия. Второй эндоэффект соответствует потере веса при структурных преобразованиях осадка, которые начинают происходить при Т=220С. При Т=300С практически происходит полное сгорание органической части осадка. Потеря веса от навески 500 мг составляла 380 мг, соответственно минеральная часть -120 мг, что говорит о высокой минерализации шлама.
Высокое содержание минеральных веществ в ЗШЛ подтверждает и проведенный количественный химический анализ. В состав золы шлам-лигнина ОАО БЦБК входят следующие вещества, %: А1203 - 74 -75; Fe общ. - 3 -3.4; ТіОг -0.3-0.5; S -4.2-4.6; СаО -3-3.4; К20 -0.7-0.9; Na20 -0.9-1.0; Si02- 6 - 6.2 (кремний входит в состав шлам-лигнина с карт-шламонакопителей в виде песка); С - 4.5 - 5 (образуется в результате сгорания углеводородного сырья, добавляемого при сжигании осадка). Содержание этих компонентов в золе предопределяет исследования по ее возможному использованию в качестве сорбента и коагулянта.
Одними из определяющих технологических показателей сорбента являются его плотность и размер частиц табл. 4 и 5, определение которых проводили по стандартным методикам [71, 72]. Насыпная плотность минеральной части золы ОАО БЦБК составила 1,67 кг/м3. Плотность легкой фракции, представляющей собой сажу из микроэлементов, табл. 2, и углеродных соединений составляет 0.8 кг/м . Таблица 4 - Показатели седиментационного анализа частиц ЗШЛ ОАО БЦБК
Сравнение эффективности процесса сорбции различных загрязнений отходами производств Байкальского региона в динамических и статических условиях
В практике сорбционной очистки сточных вод все большее внимание уделяется поиску и возможному применению отходов различных производств в качестве сорбентов. Особенно актуальна эта проблема для Байкальского региона. Поэтому одной из задач представленной работы являлась оценка возможного использования различных отходов производств Байкальского региона при очистке сточных вод от таких приоритетных загрязнений как: тяжелые металлы (ртуть), концентрированные солевые растворы, нефтепродукты и трудно окисляемые органические соединения, обуславливающие высокую цветность сточных вод.
Основополагающим моментом лри выборе отхода производства в качестве возможного сорбента, являлся принцип использования безотходной технологии. Исследовались сорбционные свойства золы шлам-лигнина в процессе очистки высокоцветных хлорлигносульфонатных стоков отбельного цеха ступени щелочения целлюлозы. Для сравнения эффективности предлагаемого сорбента ЗШЛ ОАО БЦБК в ходе эксперимента были исследованы отходы: органического происхождения - опилки, сажа; минерального происхождения - зола шлам-лигнина ОАО СЦКК, шлак, сипласт; природные цеолиты, характеристики которых представлены в табл. 11.
Кинетические кривые сорбции хлорлигносульфатов отходами производств Проанализировав данные рис. 32, можно сделать вывод, что сипласт и шлак менее эффективны в качестве сорбентов для высокоцветных стоков по отношению к органическим отходам. Так как у сипласта и шлака "проскок" загрязняющих веществ через сорбент наблюдается уже через 10 минут от начала опыта, а полное насыщение через 70 минут.
Исследуемый сорбент снижает реакцию среды до нейтральной и далее весь процесс протекает при рН=7, кроме того, зола и сажа значительно снижают показатель ХПК сорбата. Таким образом, исходя из полученных результатов, следует, что время, при котором происходит "проскок" концентрации загрязнителей в фильтрат у золы шлам-лигнина ОАО БЦБК больше в 1,5 раза, чем у ЗШЛ ОАО СЦКК; в 4 раза, чем у сипласта и шлака; в 2 раза больше, чем у цеолита и опилок; и в 1,25 раза меньше, чем у сажи. Также время, при котором происходит равновесие в системе (ПДОЕ) у золы больше в 7, 7, 1.7, 1.7, 2.2 раз, чем у сипласта, шлака, цеолита, опилок и сажи соответственно, но меньше, чем у золы ОАО СЦКК в 1,1 раза табл.15 [171].
В сточных водах производств ЦБП содержится некоторое количество ртути, которую необходимо извлекать. Во второй части табл. 12 представлены результаты, а на рис.33 построены кинетические зависимости, полученные при сорбционном извлечении ионов ртулги из растворов с исходной концентрацией -0.01 мг/л.
Содержание ртути в пробах определяли методом непламенной абсорбции по методике [71]. Полученные результаты свидетельствуют о том, что менее всего способны сорбировать ртуть сишгаст и шлак, так как "проскок" ионов ртути, через слой данных сорбентов наблюдается через 20 и 10 минут соответственно. ПДОЕ, наступает через 120 минут, а концентрация ионов ртути при этом практически равна исходной: 0.008 и 0.009 мг/л для сипласта и шлака соответственно. Наилучшие результаты по извлечению ионов ртути показывают мелкопористые отходы - ЗШЛ и сажа. Время при котором наступает "проскок" ионов ртути у ЗШЛ ОАО БЦБК больше, чем у ЗШЛ СЦКК, сипласта, опилок, шлака и цеолита в 1.2, 5.5, 1.6, 11, 11 раз соответственно, но меньше, чем у сажи в 1.7 раза. Время, при котором достигается равновесие у ЗШЛ больше, чем у сипласта, опилок, шлака, цеолита в 2 раза, чем у ЗШЛ СЦКК в 1,2 раза и одинаково по отношению к саже. Таким образом, из полученных результатов табл. 30 можно сделать вывод о том, что из всех исследованных отходов производств Байкальского региона в качестве сорбента при очистке сточных вод от солей ртути целесообразно применять ЗШЛ ОАО БЦБК, так как в течение 1 часа 50 минут она практически полностью извлекает ионы ртути из воды, а ЗШЛ СЦКК - в течение 1,5 часов.
Известно, что скорость адсорбции практически всегда определяется скоростью диффузии, для компенсации недостаточной скорости диффузии и ускорения наступления адсорбционного равновесия часто применяют перемешивание жидкости, т.е. проводят адсорбцию в статических условиях [89]. Предварительно была определена оптимальная доза ЗШЛ ОАО БЦБК и время, при котором устанавливается равновесие в рассматриваемой системе в процессе сорбции рис.34.
Объем высокоцветных вод, подвергающийся сорбционной очистке составляет 200 мл. Как видно из рис.36 наиболее оптимальной дозой сорбента ЗШЛ является концентрация 25 г/л, а оптимальное время - 15 мин. Дальнейшее увеличение времени сорбции, а также дозы сорбента ЗШЛ, не приводит к существенным изменениям качественных показателей процесса сорбции. Поэтому в дальнейшем нами был выбран именно этот режим проведения эксперимента. s Проводился эксперимент с целью сравнения эффективности сорбционных свойств ЗШЛ ОАО БЦБК с другими отходами, часто используемыми в качестве адсорбентов в процессах очистки воды и в водоподготовке. В качестве объектов исследования использовались отходы производств Байкальского региона: опилки, сажа, зола шлам-лигнина СЦКК, шлак, сипласт; природные цеолиты, характеристика которых представлена в табл.14. Сорбатом служил модельный раствор щелочного сульфатного лигнина с цветностью 2220 ХКШ, рН-11,02, ХПК-1600 мгО/л, и температурой - +20С. Время проведения адсорбции 20 минут. Полученные результаты представлены на рис. 35.
Основные технические решения и технико-экономические показатели производства сернокислого алюминия из ЗШЛ
В настоящее время наиболее широкое использование в практике водоподготовки и очистки воды получил сульфат алюминия. Это объясняется не только его высокой эффективностью, но и меньшей токсичностью иона А13+ по сравнению с другими металлами, образующими соли. В представленном разделе по результатам проведенных исследований предлагается технология производства коагулянта - сернокислого алюминия из отхода производства -ЗШЛ, полученного при сжигании шлам-лигнина, образующегося в результате химической очистки сточных вод производства целлюлозы ОАО Байкальского ЦБК, а также возможной переработки шлам-лигнина, складируемого в картах. Размещению производства по получению сернокислого алюминия непосредственно на ОАО Байкальском ЦБК предопределяет: наличие необходимого оборудования и коммуникаций; наличие емкостного парка и схемы выгрузки и хранения серной кислоты; наличие закрытой площадки хранения сырья - шлам-лигнина.
В настоящее время потребность ОАО Байкальского целлюлозно-бумажного комбината в коагулянте A12(S04)3 составляет - 18 т/сут.
Аналогичное производство коагулянта, потребность в котором на СЦКК составляет 4 т/сут, может быть размещено и на Селенгинском целлюлозно-картонном комбинате, после включения в производство цеха переработки и сжигания осадка.
Проектируемое на ОАО БЦБК производство Al SO должно быть размещено на второй очереди существующего узла хранения глинозема. Очистные сооружения включают существующий узел выгрузки коагулянта, снабженный грейферным краном, закрытый склад хранения сырья, рис.54.
Выемка шлам-лигнина из карт производится при помощи шнекового транспортера, осуществляется погрузка его в автомашину с закрывающимся верхом (для предотвращения рассеивания). Привезенный шлам-лигнин поступает в ЦПО.
В настоящее время на ОАО БЦБК образуется 3 т/сут ЗШЛ, которая по предлагаемому проекту выгружается на закрытую площадку складирования, расположенную в существующем складе хранения глинозема. Там же устанавливаются два реактора периодического действия, мерники серной кислоты. В технологии регенерации ионов алюминия А1 из ЗШЛ необходимо использовать тонкослойные отстойники для осаждения оставшейся после обработки серной кислотой взвеси. Получаемый фильтрат поступает в растворные баки для приготовления 10 % раствора и затем подается в производство. Отделенный в отстойнике осадок направляется на дальнейшую утилизацию и может быть использован в качестве добавочного компонента в строительных и дорожных работах.
Для хранения ЗШЛ в сухом виде предусмотрено устройство площадки в закрытом помещении, расположенном вблизи от баков-реакторов. Высоту слоя принимают от 1,5 до 2 м. Из расчета количества перерабатываемой золы шлам-лигнина 8 т/сут принимаем 1 площадку для хранения вместимостью 75 м , обеспечивающую 10-дневный запас. Длина площадки -10 м, ширина -4 м, высота - 1,5 м. Расчеты проводили по стандартной методике [108].
Общий объем баков-реакторов следует определять с учетом количества разовой загрузки, способа загрузки, а также времени реакции. Дозирование ЗШЛ осуществляется в сухом виде, для этого предусмотрен питающий бункер, принимаем объем буйкера 7 м3. "Подача ЗШЛ непосредственно в реактор осуществляется при помощи ленточного питателя производительностью от 0,5 до 6 т/час, длина ленты 3 м, ширина - 50 см. Меняя напряжение на питателе, оператор добивается дозирования определенного количества сырья в реактор.
Разовая загрузка сырья - 3 т, время реакции - 2 часа. ЗШЛ с ленточного питателя 1, рис.5.1, непрерывно поступает в реактор 2 при помощи течки. Реактор представляет собой закрытую емкость, внутри установлена винтовая мешалка 3. Мешалка имеет подвижное соединение, что позволяет интенсифицировать процесс перемешивания и избежать появления застойных зон. По предварительным расчетам принимаем два реактора, объемом 14 м3 каждый, диаметр 3 м, высота 4,5 м. Внутренняя поверхность реакторов должна быть защищена от корродирующего действия раствора. Используется нержавеющая сталь с антикоррозионным покрытием, футеровка кислотоупорная - кирпичом. Концентрированная серная кислота поступает со склада в мерник кислоты, принимаем два мерника объемом 1 м3. Одновременно с поступлением ЗШЛ в реактор подается вода, при заполнении 1/3 объема автоматически включается мешалка. После полного заполнения в реактор перепускается доза концентрированной серной кислоты.
Следующий этап - отделение не прореагировавшей твердой фазы приготовленной суспензии. Технологически процесс отделения осуществляется в установках - тонкослойных отстойниках. Расчет основных технологических параметров производился в соответствии со СНиП 2.04.03 - 85 [109]. Для повышения производительности зона отстаивания смонтирована из тонкослойных плоских пластин.
При расходе ЗШЛ Qcyx = 8 т/сут и максимальном расходе воды - 100 м3/сут. Принимаем два отделения отстойника с высотой полочного пространства 0,26 м и уголом наклона полок а = 60, при этом ширина полочного пространства составит - 1,92 м и высотой яруса - 0,05 м.
Исходя из объема образующегося осадка 0,008 м /ч и принятого времени пребывания осадка в отстойнике не менее 0,5 часа объем иловой части отстойника составляет 0,02 м и размеры аппарата - 1,8x2x1,5.
Осадок с влажностью 96 % удаляется из зоны накопления под гидростатическим давлением. Далее при помощи шнекового транспортера (диаметр 40 см, длина 3 м) производительностью 3 т/ч подается в бункер осадка объемом 10 м , а затем отводится на дальнейшую утилизацию.
Фильтрат, представляющий собой раствор с концентрацией сернокислого алюминия 1,7-2 г/л, направляется в существующие растворные баки глиноземного хозяйства объемом 200 м . Внутренняя поверхность растворных емкостей выполнена с антикоррозионной защитой.
Для перекачки раствора коагулянта с осадком на тонкослойный отстойник используется центробежный насос типа НЦ-Х10М предназначенный для перекачки густых смесей производительностью до 15 м /час. Фильтрат поступает в растворный бак, а затем непосредственно в производство при помощи центробежных насосов - тип АХ 50-32-К-СД, предназначенных для перекачки агрессивных жидкостей, производительностью до 10 м3/час.
В настоящее время в сутки на ОАО БЦБК по технологии ЦПО образуется 3 т ЗШЛ, содержащей 70 % активного вещества - А1203, или 700 кг/т. Исходя из стехиометрических коэффициентов конечной реакции образования сернокислого алюминия: АІ2О3 + 3H2S04 = A12(S04)3 + ЗН2О, рассчетным путем находим, что для получения 1 т A12(S04)3 с содержанием активного вещества А120з - 30 % необходимо 1,5 т ЗШЛ с содержанием активного вещества А1203 - 70 % и 3 т H2SO4. Таким образом, в сутки для переработки 3 т ЗШЛ необходимо 6 т серной кислоты с выходом 2 т сернокислого алюминия, с содержанием активного вещества А120з - 30 %. Эффективность полученного из золы коагулянта, по экспериментальным данным, в процессе коагуляции в 2,2 раза меньше по отношению к товарному коагулянту, однако с учетом того, что содержание активного вещества А120з в товарном АІ2(804)з - 16 %, а в полученном из ЗШЛ - 30 % их расходы соизмеримы.
В процессе физико-химической очистки воды на ОАО Байкальском ЦБК в сутки используется 18 т товарного сульфата алюминия. При его полной замене потребуется 8 т/сут соли, полученной из ЗШЛ. Нами предлагается использовать смесь из 13,5 т/сут товарной соли и 2 т/сут соли, полученной из ЗШЛ. Таким образом, экономия товарного коагулянта составит 4,5 т/сут, что при стоимости 1 т A12(S04)3 в 3,5 тыс.руб. повлечет за собой экономию в размере 15,75 тыс.руб/сут.
