Реферат: Физические методы дегазации воды
Рис. 19.7. Растворимость сероводорода в воде в зависимости от ее температуры при его парциальном давлении 0,1 МПа.
пленочный дегазатор вода деаэратор
Основным конструктивным элементом аппаратов служит перфорированная пластина (решетка). Вода тонким слоем протекает вдоль решетки и под действием поперечного тока воздуха, подаваемого через ее отверстия, вспенивается. В пенном слое газы из воды десорбируются интенсивно. При удалении диоксида углерода(IV) и расходе воды около 100 м3/ч дегазаторы пенного типа наиболее экономичны. При использовании аппаратов этого типа степень десорбции целесообразно ограничить 96... 97% с тем, чтобы количество полок не превышало четырех-пяти. При этом для подачи воздуха можно применять центробежные вентиляторы среднего давления.
Таблица 19.3
| Производительность дегазатора, М3 /Ч | А, м2 | А0.324 ,м2 |
| 10 | 0,167 | 0,56 |
| 20 | 0,334 | 0,70 |
| 30 | 0,501 | 0,80 |
| 40 | 0,668 | 0,88 |
| 50 | 0,835 | 0,94 |
| 75 | 1,25 | 1,07 |
| 100 | 1,67 | 1,18 |
| 150 | 2,50 | 1,35 |
| 200 | 3,34 | 1,48 |
| 250 | 4,17 | 1,59 |
| 300 | 5,01 | 1,68 |
| 350 | 5,83 | 1,77 |
| 400 | 6,68 | 1,85 |
| 450 | 7,50 | 1,92 |
| 500 | 8,35 | 1,99 |
| 600 | 10,0 | 2,11 |
| 700 | 11,7 | 2,22 |
| 800 | 13,4 | 2,32 |
| 900 | 15,0 | 2,40 |
| 1000 | 16,7 | 2,49 |
Вакуумные дегазаторы выполняют стальными круглыми (в плане), с конусным днищем (рис. 19.2,6). Над конусным днищем располагается дырчатый лист (с отверстиями диаметром 15... 20 мм) или решетка, которая является опорой для колец Рашига. Вода внутрь дегазатора подается устройством, обеспечивающим тонкое распыление и равномерное распределение ее по поверхности насадки. В качестве такого распределителя воды рекомендуется устройство, аналогичное распределителю соляного раствора в стандартных натрий-катионитовых фильтрах.
Для наблюдения за уровнем воды в дегазаторе устанавливают водомерное стекло. Парогазовая смесь отводится из дегазатора вакуумным устройством, в качестве которого могут быть использованы вакуум-насосы, паро- и водоструйные эжекторы.
Наиболее полная дегазация достигается разбрызгиванием в вакууме с одновременным подогревом воды. На рис. 19.8 изображена схема установки для дегазации в вакууме с подогревом и без подогрева воды.
Выбор типа дегазатора определяется производительностью установки, необходимой полнотой дегазации, начальной концентрацией удаляемого газа и другими условиями.
Рис. 19.8. Установки дегазации воды под вакуумом без подогрева ( и с подогревом (б)
1,5 — подача исходной и отвод дегазированной воды; 2 — воздухоотделитель; 3 — котел; 4 — вакуум-насос; 6 — насос; 7 — подача пара; 8 — теплообменник; 9 — сборный бак
Для глубокого или частичного удаления оксида углерода (IV) (независимо от его начальной концентрации и производительности установки) и свободного сероводорода применяют дегазаторы с насадкой из колец Рашига и противотоком воды и воздуха.
Для удаления оксида углерода (IV) при производительности установки до 150 м3/ч и начальном его содержании не более 150 мг/л используют дегазаторы с деревянной хордовой насадкой или дегазаторы пенного типа. При глубоком удалении оксида углерода (IV) и производительности до 20 м3 /ч применяют барботажные дегазаторы.
В случае частичного удаления оксида углерода(IV) при производительности установки до 50 м3 /ч используют струйно- пленочные (контактные) градирни, а для глубокого или частичного обескислороживания воды — вакуумные установки с насадкой из колец Рашига с подогревом или без него.
При проектировании дегазаторов должны быть определены: площадь поперечного сечения дегазатора; необходимый расход воздуха и поверхность насадки для достижения требуемой степени дегазации. Площадь поперечного сечения дегазаторов вычисляют по допускаемой плотности орошения насадки, т. е. по расходу воды, приходящемуся на 1 м2 площади поперечного сечения дегазатора.
По А. А. Кастальскому, допустимые плотности орошения насадок и удельные расходы воздуха составляют: при глубоком удалении из воды оксида углерода (IV) — до 2... 3 мг/л; на дегазаторах, загруженных кольцами Рашига (25X25X3 мм), — 60 м3/(м2 *ч) и 15 м3 /м3 ; на дегазаторах с деревянной насадкой — соответственно 40 м3/(м2 *ч) и 20 м3 /м3 ; при глубоком удалении из воды сероводорода на дегазаторах загруженных кольцами Рашига, — 40 м3 /(м2 *ч) и 20 м3 /м3 ; при обескислороживании воды на вакуумных дегазаторах плотность орошения насадки равна 50 м3/(м2-ч).
Остаточное содержание оксида углерода(IV) после вентиляторной градирни при температуре 5...8°С можно принимать 3...5 мг/л, после контактной градирни — 5... 8 мг/л.
Полное обескислороживание воды может быть достигнуто методом, предложенным П. А. Акользиным. Сущность его заключается в том, что эжектор, подающий воду, из которой необходимо удалить кислород, подсасывает предварительно обескислороженный воздух. Под влиянием разности концентрации растворенный в воде кислород переходит из жидкой фазы в газообразную. Газ отделяется от воды в специальном десорбере и затем в сепараторе. Обескислороживание воздуха происходит в герметичном реакторе, загруженном древесным углем и омываемом топочными газами с температурой 500... 800 °С. Однако применение этого метода ограничивается тем, что для обескислороживания воздуха, подсасываемого эжектором, необходимы топочные газы высокой температуры, т. е. наличие котельной. Кроме того, в дегазаторе не удается одновременно с обескислороживанием воды обеспечить необходимую степень удаления оксида углерода (IV).
Метод удаления сероводорода аэрированием представляет собой комбинирование аэрирования с биохимическим окислением сероводорода серобактериями. Аэратор содержит шлаковую загрузку. Интенсивность орошения при концентрации сероводорода 40...42 г/м3 составляет 3...4 м3/(м2-ч), расход воздуха — 20...30 м3/м3; конечная концентрация сероводорода — 0,3... 0,4 мг/л. После аэроокисления требуется фильтрование.
Распространенным методом удаления из воды сероводорода является аэрирование (65...70%). Оптимальные условия аэрирования характеризуются определенным соотношением воздуха и воды, избыточное количество воздуха не увеличивает эффективности удаления из воды сероводорода. При аэрированииудаляется сероводород, находящийся в молекулярной форме, и частично окисляется. Полное удаление сероводорода аэрированием возможно лишь при подкислении воды до рН<5. В таких условиях высокая концентрация водородных ионов подавляет диссоциацию сероводорода, поэтому большая часть его будет находиться в молекулярной форме, которая легко удаляется аэрированием. Высокая степень дегазации воды (до предела растворимости при данной температуре) достигается в вакуумно-эжекционном аппарате (см. рис. 17.4), предложенном И. Г. Комарчевым. В вакуумной камере аппарата при больших скоростях движения дегазируемой воды происходит ее мгновенное вскипание, сопровождаемое десорбцией растворенных газов. Результаты внедрения вакуумно-эжекционного аппарата в, технологии обезжелезивания и деманганации природных во в технологии ионитового умягчения и обессоливания воды и казали не только его высокую эффективность, но и целесообразность замены им вентиляторных градирен.
Литература
Алексеев Л. С., Гладков В. А. Улучшение качества мягких вод. М.,
Стройиздат, 1994 г.
Алферова Л. А., Нечаев А. П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. М., 1984.
Аюкаев Р. И., Мельцер В. 3. Производство и применение фильтрующих
материалов для очистки воды. Л., 1985.
Вейцер Ю. М., Мииц Д. М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки воды. М., 1984.
Егоров А. И. Гидравлика напорных трубчатых систем в водопроводных очистных сооружениях. М., 1984.
Журба М. Г. Очистки воды на зернистых фильтрах. Львов, 1980.