Извлечение аммиака из сточных вод текстильного производства (стр. 3 из 5)

Целлюлозная ткань 10 из подающего устройства проходит ролики контроля натяжения 2 и пропускается через один или несколько нагревательных валов, образующих секцию предварительной сушки. На этой стадии обработки ткань теряет значительное количество влаги; после нее материал содержит от 7 до 10 % воды (от массы ткани). Избыточное количество воды в материале может ингибировать реакцию с участием жидкого аммиака. Обычно такой процесс проводится в среде аммиака с содержанием воды не более 10%.

Соотношение массы аммиака к массе обрабатываемой ткани может меняться в широких пределах, однако отношение 1 : 1 (одна часть раствора аммиака к одной части ткани) является широко распространенным. В таком случае при содержании 10 % воды в подаваемой ткани в процессе смешивания с аммиаком содержание в нем воды составит также около 10 %. Этот уровень нежелателен, поскольку сам аммиак также содержит некоторое количество влаги. Поэтому на стадии предварительной просушки достигается остаточное содержание влаги 3—5 %. Если ткань приходит достаточно сухой, эти операции могут быть опушены.

После секции предварительной сушки ткань имеет высокую температуру и охлаждается перед подачей в камеру обработки аммиаком 16 струей воздуха от вентилятора 4; при этом ткань приобретает температуру окружающего воздуха.

После просушки, охлаждения и прохождения дополнительного натягивающего ролика 5 ткань вводится в реактор 16 через герметическое подающее устройство 6. Как правило, давление в реакторе 16 поддерживается несколько ниже атмосферного и устройство 6 представляет собой двойной герметический затвор. Промежуточная камера между затворами функционирует при несколько меньшем давлении, чем в реакторе, так что при наличии негерметичности протечки будут направлены внутрь промежуточной камеры и потеря аммиака сводится к минимуму. Обычно реакционная камера работает при разрежении 120 Па, в то время как в промежуточной камере затвора поддерживается разрежение ~190 Па.

Рис. 3. Схема процесса выделения и вторичного использования аммиака в процессе обработки ткани

В варианте, показанном на схеме, аммиак в реакторе 16 обрабатывается с помощью устройства 8. Оно снабжается жидким аммиаком, подаваемым в контролируемом режиме по трубопроводу 17'. Контроль осуществляется с помощью поплавкового клапана, поддерживающего постоянный уровень жидкого аммиака.

Далее ткань проходит через валки 7 для отжима избытка аммиака и затем через серию барабанов с регулируемой скоростью вращения 9. Через определенное время ткань подвергается нагреванию для отгонки жидкого аммиака.

Для просушки используются сушильные барабаны 10, 13 пальмеровского типа. Каждый из них состоит из большого нагревательного барабана 11, вокруг которого наматывается просушиваемая ткань; оба барабана соединены последовательно. В соответствии с технологией реакция взаимодействия аммиака с тканью практически прекращается при установлении контакта ткани с первым барабаном. Интервал времени между началом погружения ткани в жидкий аммиак и началом контакта с поверхностью сушильного барабана обычно составляет от 0,6 до 9 с. Достижение необходимого времени осуществляется изменением длины пути ткани между устройством 8 и первым барабаном 10, например с помощью изменения скорости вращения валков 9.

После окончания просушки на втором барабане 13 ткань выходит из камеры 16 через выходной затвор 15. Это устройство аналогично 6 и обеспечивает перепад давлений, исключающий утечку аммиака.

В процессе прохождения тканью главной камеры только 5 % жидкого аммиака, подаваемого в устройство 8, расходуется в реакции, остальное количество отдувается в виде газообразного аммиака. Эти пары представляют опасность для здоровья; их повторное использование имеет большое значение для обеспечения экономичности непрерывного производства. Выделение аммиака осуществляется путем его отбора из камеры, сжатием паров и их конденсацией. Обычно в смеси содержится большое количество воздуха, однако воздух легко отделяется от аммиака, поскольку он конденсируется гораздо хуже. Газовая смесь из камеры 16 содержит также некоторое количество воды из подаваемой ткани и влаги воздуха. Несмотря на наличие герметических устройств ввода и вывода, в реактор попадает воздух, содержащийся в межволоконных полостях ткани.

Присутствие воды в аммиаке еще недавно представляло значительные трудности для его очистки и получаемый разбавленный раствор мог использоваться только в качестве низкосортного сырья в других производствах, например при изготовлении удобрений. Предлагаемый процесс позволяет эффективно отделять воду в непрерывном режиме; при этом вода не ингибирует реакции и получается довольно чистый безводный аммиак. В показанном упрощенном варианте процесса для непрерывного отвода газовой смеси из главной камеры обработки используется всасывающая линия 17. Газовый поток вначале направляется в секцию выделения 18, в которой газы подвергаются сжатию и конденсации и жидкий аммиак отделяется от воздуха. Емкость 19 обеспечивает временное хранение аммиака. Линия 17, посредством которой жидкий аммиак подается в устройство 8, не связана непосредственно с 19, а выходит из секции выделения 18. При этом жидкий аммиак из емкости 19 подается сначала в секцию 18, где он используется в качестве охлаждающей жидкости и только после этого направляется в устройство 8 вместе с избыточной влагой из рециркулируемых газов.

В соответствии со сложившейся практикой выделяемый воздух идет на сжигание или в систему удаления отходов 20. Аналогичным образом смесь воздуха и пара из паровой камеры 14, содержащая также некоторое количество аммиака, по линии 21 удаляется в виде отходов. Из-за низкой концентрации аммиака в этой смеси его выделение неэкономично.

Глава 3. ТЕХНОЛОГИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КРАСИТЕЛЕЙ И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Известно, что текстильное производство потребляет большое количество воды — на производство 1 кг ткани затрачивается 100-200 кг воды. Сточные воды текстильных производств в качестве основных загрязнителей, содержат красители, соединения тяжелых металлов, поверхностно-активные вещества, вредные органические соединения и др. Очистка сточных вод текстильных производств от этих загрязнителей является основной задачей инженерной экологии на текстильных предприятиях. В докладе подробно рассмотрено создание системы локальной очистки сточных вод текстильного производства. В основе этой системы лежит блочный принцип размещения технологического оборудования, элементы которого конструктивно связаны друг с другом тепло- и массообменными потоками. Компактность оборудования и простота технологии позволяет использовать предложенное техническое решение непосредственно в месте образования технологических сточных вод, например, в красковарко-печатном цехе текстильных предприятий. Технологические сточные воды, очищенные от загрязнений, можно будет использовать повторно в технологических операциях, например, на стадии промывки тканей, что позволит частично или полностью решить проблему оборотного водоснабжения на текстильных предприятиях. Создание локальной системы очистки технологических сточных вод на промышленных предприятиях непосредственно в месте образования загрязненных стоков является в настоящее время наиболее прогрессивной технологической инициативой, получившей название "cleaner production". Предлагаемый путь решения задачи - разработка технологии и оборудования для локальной очистки производственных стоков от цехов текстильного производства, предусматривает создание для этих целей новой технологии и нового оборудования. Новая технология основана на использовании нового доступного отечественного углеродсодержащего гель-сорбента. Особенностью действия этого нового гель-сорбента заключается в том, что образование сорбента происходит непосредственно в процессе выделения красителей и тяжелых металлов из стоков. Сорбент вместе с сорбированными частицами красителя и соединениями тяжелых металлов легко выводится из системы фильтрованием через слой углеродсодержащего материала с последующей термической обработкой фильтрата и переводом красителей и тяжелых металлов в биостабильную форму. Новизна оборудования заключается в создании передвижного модуля, состоящего из трех основных зон (реагентная зона, зона осаждения и зона фильтрации) и представляющего собой передвижной колонный аппарат, в котором основные зоны конструктивно и технологически связаны массообменными и тепловыми потоками. Гель-сорбент имеет следующий состав и характеристики: зола 4-6 масс %; летучие 40-60 масс %; содержание общей серы в сухом веществе 1-2 масс %; состав (% на сухое беззольное состояние - на горючую массу): углерод - 65-80; водород - 3,5-5,5; азот - 0,2-1,5; сера и кислород, суммарно - 20-30; атомное отношение Н/С - 0,5-0,8; атомное отношение О/С -0,2-0,4. Процесс выделения красителей и тяжелых металлов из технологического раствора проводят путем подкисления растворимой щелочной Na-формы углеродсодержащего гель-сорбента, имеющей рН = 7.05-13,8. Выделение сорбента проводят фильтрованием. Фильтровальным материалом является углеродсодержащий материал. Отработанный фильтровальный материал направляют на стадию термического окисления, а маточный раствор после фильтрования используют как оборотную технологическую воду на стадиях текстильного производства. Процесс по предлагаемой технологии проводят на установке для очистки сточных вод от красителей и тяжелых металлов, которая представляет собой секционный многофункциональный аппарат, конструктивно выполненный в виде колонны и состоящий из трех основных зон: реагентной, осаждения и фильтрования. Перспективой улучшения характеристик работы установки для очистки технологических сточных вод текстильных производств является оптимизация технологических режимов: соотношение и концентрация реагентов, кислотность среды, режим перемешивания и др. Оптимизация работы установки может быть осуществлена в результате накопления данных о работе установки и детального анализа этих данных. Установка имеет модульный принцип (имеет три различные функциональные зоны). Высокая надежность работы обусловлена ее конструкционной простотой. Установка имеет два электропривода: насос для подачи исходной технологической сточной воды в верхнюю реагентную зону и привод перемешивающего устройства, расположенного в этой же зоне. Поскольку работа установки происходит в широких диапазонах изменения рН (от 2 до 13), оборудование выполнено из соответствующего материала. Работа на установке не требует специального обучения рабочего персонала, достаточно инструкции на рабочем месте. Единственным ограничением работы является объем перерабатываемых сточных вод. Текущий ремонт установки проводится не реже одного раза в месяц (проверка работы перемешивающего устройства, насосов, вентилей, удаление осадков на технологическом оборудовании и др.), капитальный ремонт - один раз в год. Разработанная технология и установка предназначена для решения важной экологической проблемы - локальной очистки производственных стоков от цехов текстильного производства. В результате работы установки образуется сорбент и фильтрат. Сорбент (углеродсодержащий) содержит адсорбированные частицы красителей и соединения тяжелых металлов и после срабатывания отправляется на стадию термической обработки (сжигание), где полностью переводится в биостабильную форму. Фильтрат (технологическая вода) после нейтрализации используется в системе оборотного водоснабжения на текстильном предприятии. При реализации данной технологии и в ходе работы установки отсутствуют какие-либо отложенные экологические проблемы.