Окисление и восстановление

Окисление. Окислительный метод очистки примесей для обезвреживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод, а также очищать другими методами (сероводород, сульфиды). Такие виды сточных вод встречаются в машиностроительной (цех гальванопокрытий), горнодобывающей (обогатительная фабрика свинцово-цинковых и медных руд.), нефтехимической (нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы), целлюлозно-бумажной (цех варки целлюлозы), и др. отраслях промышленности.

В узком смысле окисление – реакция соединения какого-либо вещества с кислородом, а в более широком – всякая химическая реакция, сущность которой состоит в отнятии электронов от атомов или ионов.

Для очистки сточных вод используют следующие окислители: газообразный и сжиженный хлор, хлорная известь, диоксид хлора, хлорат кальция, гипохлориты кальция и натрия, кислород воздуха, технический кислород, пероксосерные кислоты, озон, пиролюзит. Окислители перманганат калия, бихромат калия, пероксид водорода, оксиды марганца хотя и не находят широкого применения, но в ряде случаев могу быть использованы для окисления фенолов, крезолов, цианидсодержащих примесей и др.

В процессе окисления токсичные загрязнения, содержащиеся в сточных водах, в результате химических реакций переходят в менее токсичные, которые удаляют из воды. Очистка окислителями связана с большим расходом реагентов, поэтому ее применяют только в тех случаях, когда вещества, загрязняющие сточные воды, нецелесообразно, или нельзя извлечь другими способами. Например, очистка от цианидов, растворенных соединений мышьяка и др.

Активность вещества как окислителя определяется величиной окислительного потенциала. Из всех известных в природе окислителей первое место занимает фтор, который, однако, из-за высокой агрессивности не может быть использован на практике. Для других веществ величина окислительного потенциала равна: для озона - 2,07; для хлора - 0,94; для пероксида. водорода - 0,68; для перманганата калия - 0,59.

Окисление хлором. Обезвреживание сточных вод хлором или его соединениями – один из самых распространенных способов очистки от ядовитых цианинов а также от таких органических и неорганических соединений, как сероводород, гидросульфит, сульфид, метилмеркаптан.

Сточные воды, содержащие ядовитые цианиды, образуются на машиностроительных и металлообрабатывающих заводах в гальванических цехах. Значительное количество цианидсодержащих сточных вод получается при промывке изделий при закалке их в расплавах цианидов. Обычно содержание цианидов в таких сточных водах колеблется от 20 до 100 мг/л, но бывает и выше.

Окисление ядовитых цианидов CN^- осуществляется путем перевода их в нетоксичные цианиты CNO^- которые затем гидролизуются с преобразованием ионов аммония и карбонатов:

CN^- + 2 OH^- - 2e → CNO^- + HO; CNO^- + 2 H₂O → NH₄⁺ + CO₃^2-

Возможен также перевод токсичных соединений в нетоксичный комплекс или в осадок (в виде нерастворимых цианидов) с последующим удалением его из сточных вод отстаиванием или фильтрованием.

Хлор и вещества, содержащие «активный» хлор, являются наиболее распространенными окислителями. Их используют для очистки сточных вод от сероводорода, гидросульфида, метилсернистых соединений, фенолов, цианидов и др.

При обезвреживании вод от цианидов процесс проводят в щелочной среде (рН=9). Цианиды можно окислить до элементного азота и диоксида углерода по уравнениям

CN^-+2ОH^-+C1₂ ® CNO^-+2C1^-+H₂О,2CNO^-+4ОH^-+3C1₂ ® CО₂+6C1^-+N₂+2H₂О.

При введение в воду хлор гидролизуется, образуя хлорноватистую и соляную кислоты .

В сильно кислой среде равновесие этой реакции сдвинуто влево, в воде присутствует молекулярный хлор; при значениях pH > 4 молекулярный хлор в воде практически отсутствует.

Далее происходит диссоциация хлорноватистой кислоты, степень которой зависит от рН среды. При рН = 4 молекулярный хлор практически отсутствует:

НОСl Н⁺+ОС1^-.

Сумма Cl₂+HOCl+OCI^- и называется свободным «активным» хлором.

В присутствии аммонийных соединений в воде образуется хлорноватистая кислота, хлорамин NH₂CI и дихлорамин NHCl₂. Хлор в виде хлорамина называется связанным «активным» хлором.

Образовавшаяся в растворе гидролиза хлора хлорноватистая кислота диссоциирует на ион гипохлорита OCl^- и ион водорода H⁺.

Процесс хлорирования проводят в хлораторах периодического и непрерывного действия, напорных и вакуумных. Принципиальная схема очистки вод хлорированием показана на рис. 6. Хлорирование проводится в емкости, включенной в систему циркуляции. В инжекторе газообразный хлор захватывается сточной водой, циркулирующей в системе до тех пор, пока не будет достигнута заданная степень окисления, после чего вода выводится для использования.

Гипохлориды кальция и натрия, а также хлорная известь образуют в воде хлорноватистую кислоту и ион гипохлорита в отношениях определяемых pH водной среды.

Окисление цианидов хлором можно проводить только в щелочной среде, (pH ≥ 9 - 10): .

Источниками «активного» хлора могут быть также хлорат кальция, гипохлориты, хлораты, диоксид хлора. Хлорат кальция (хлорную известь) получают при взаимодействии Ca(OH)₂+Cl₂ = CaOCl₂+H₂О.

Образующиеся цианиты можно окислить до элементарного азота и диоксида углерода

При снижении pH возможно протекание реакции прямого хлорирования цианида с образованием токсичного хлорциана

Более надежным и экономически целесообразным методом является окисление цианидов гипохлоритами в щелочной среде (pH = 10 - 11). В качестве реагента, содержащего ион гипохлорита OCl^-, служат хлорная известь, гипохлориты кальция или натрия. При окислении цианидов «активным» хлором процесс можно проводить в одну ступень до получения цианатов:

Реакция протекает быстро (1 - 3 мин.) и полно. Окисление цианидов до цианатов происходит за счет атомного кислорода в момент его выделения из окислителя Образующиеся цианаты CNO^- постепенно гидролизуются карбонатов.

CNO^-+2H₂O ® СО₃^2-+NH₄⁺.

Скорость гидролиза зависит от рН среды. При рН = 5,3 за сутки гидролизуется около 80% цианатов. В двухступенчатом процессе цианиды окисляются до N₂ и С0₂. На первой ступени процесс протекает по реакции окисления до получения цианатов. На второй ступени вводят дополнительное количество окислителя, и реакция протекает по уравнению 2CNO^-+3ОC1^-+H₂О ® 2CО₂+N₂+2ОH^-+3C1^-.

В растворах содержащих цианид-ионы и медь, одновременно могут присутствовать комплексные цианиды меди [Cu(CN)₃]³ и [Cu(CN)₄]^3-, окисление которых гипохлоритом проходит по уравнениям:

При окислении ядовитого комплекса цианида цинка происходит следующая реакция:

Для определения расходов гипохлоритов кальция или натрия, а также хлорной извести на окисление цианидсодержащих сточных вод можно воспользоваться формулой:

где Х – требуемое количество реагента, кг/сутки; k – коэффициент запаса реагента, принимаемый равным 1,2 – 1,3; Q – количество цианидсодержащих сточных вод, м³/сутки; а – содержание активного хлора в реагенте, равной в товарной хлорной извести 30 – 35%, в гипохлорите кальция 30 – 45%; x₁ – теоретическое количество активного хлора, необходимого для окисления цианидов, г/м³.

x = n×C

где n – стехиометрический коэффициент (по активному хлору); C – концентрация цианидов в сточных водах (в пересчете на цианид-ион), г/м³.

Для определения коэффициента и подсчитывается количество активного хлора в гипохлорите. Активный хлор определяется по количеству грамм-атомов йода, выделенных данным реагентом из йодистого калия в кислой среде. Запишем реакцию окисления простых цианидов гипохлоритом в ионно-электронном виде:

Это значит, что при взаимодействии гипохлорита с КI (калий йодистый) наблюдались следующие реакции:

Выделившиеся 2 грамм-атома йода соответствуют двум грамм-атомов активного хлора. Т.о. соотношение масс реагирующих цианид иона и «активного хлора» гипохлорита образом, гипохлорита равно 26:71, следовательно, на одну часть цианид-иона требуется 2,73 части активного хлора, т.е. n = 2,73.

Величина коэффициента и определяется для каждой реакции окисления цианидсодержащих соединений. Так при окислении комплексных цианидов меди [Cu(CN)₃]^2- и [Cu(CN)₄]^3- величина n равна соответственно 3,18 и 2,96, а для окисления комплексных цианидов цинка n = 2,73. При окислении цианидсодержащих сточных вод ионом гипохлорита окислитель может расходоваться не только на окисление цианидов, но и на окисление других веществ, присутствующих в сточных водах. Поэтому значение и следует проверять экспериментально для конкретных сточных вод.

При наличии в сточной воде аммиака, аммониевых солей или органических веществ, аминогруппы, хлор, хлорноватистая кислота и гипохлориты вступают с ними в реакцию, образуя моно- и дихлорамины, а также трихлористый азот:

При обезвреживании сточных вод обычно применяется 5% рабочий раствор реагента (по активному хлору).

Обработка цианидсодержащих сточных вод диоксидом хлора ClO₂ имеет ряд приемуществ:

- высокая окислительная способность ClO₂ по сравнению с другими окислителями (кроме фтора и озона);

- водные растворы ClO₂ устойчивы в течение длительного времени;

- при обработке сточных вод диоксидом хлора не образуется высокотоксичных продуктов прямого хлорирования (хлорциана, хлорфенола и др.) в любом диапазоне величие pH.

Окисление цианида диоксидом хлора протекает по уравнению:

.

Более эффективно процесс окисления идет при pH ³ 10.

При начальном содержании цианидов 25 мг/л и продолжительности окисления 1 минуту – эффективность составляет 95%, а через 10 минут реакция окисления практически заканчивается.

Хлорирование применяется для дезодорации сточных вод, образующихся при варке сульфатной целлюлозы и при выпаривании тарного щелока на целлюлозно-бумажных комбинатах. Эти сточные воды содержат сероводород, сульфиды, метилмеркаптан и др.

В щелочной среде хлор окисляет сульфиды до сульфатов:

.

В кислой и нейтральной среде возможно образование сульфитов:

При избытке хлора окисление всегда идет до сульфатов.

Метилмеркаптан окисляется хлором несколько медленнее, чем сероводородом, но значительно быстрее, чем сульфиды и дисульфиды. В зависимости от расхода хлора окисление метилмеркаптана может протекать с образованием различных продуктов:

Поскольку метилмеркаптан окисляется хлором сравнительно быстро, продолжительность контакта сточных вод выпарной станции (загрязненных в основном сероводородом и метилмеркаптаном) с хлором составляет 5 мин.

В зависимости от агрегатного состояния вводимых в воду хлора или хлорсодержащих реагентов определяется технология обработки сточных вод. Если эту воду обрабатывают газообразным хлором или диоксидом хлора, то процесс окисления осуществляется в абсорберах; если хлор или диоксид хлора находятся в растворе, то их подают в смеситель и далее в контрольный резервуар, в них обеспечивается эффективная их смешивание и требуемое продолжительность контакта.

Гипохлорит (оксохлорат) натрия образуется при пропускании газообразного хлора через раствор щелочи: Cl₂+2NaOH=NaClO+NaCl.

Гипохлорит кальция приготовляют хлорированием гидроксида кальция при температуре 25 – 30 °С: Ca(OH)₂+2Cl₂=Ca(ClО)₂+CaCl₂+2H₂О.

Промышленность выпускает двухосновную соль Са(ClO₂)×2Са(ОН)₂×2Н₂О.

Сильным окислителем является хлорат натрия NaClO₂, который разлагается с выделением СlO₂. Диоксид хлора зеленовато-желтый ядовитый газ, обладающий более интенсивным запахом, чем хлор. Для его получения проводят следующие реакции: 2NaC1О₂+Cl₂ ® 2C1О₂+2NaCl, 5NaC1О₂+4HCl ® 5NaCl+4C1О₂+2H₂О.

Во время реакций рН поддерживают в пределах 8 – 11 Контроль полноты окисления производят по остаточному «активному» хлору, концентрация которого должна быть не менее 5 - 10 мг/л.

Окисление пероксидом водорода. Пероксид водорода является бесцветной жидкостью, в любых соотношениях смешивается с водой. Она может быть использована для окисления нитритов, альдегидов, фенолов, цианидов, серосодержащих отходов, активных красителей. Промышленность выпускает 85 - 95%-ный пероксид водорода и пергидроль, содержащий 30 % H₂О₂. Пероксид водорода токсичен. ПДК в воде составляет 0,1 мг/л.

Пероксид водорода в кислой и щелочной средах разлагается по следующим схемам: 2Н⁺+Н₂О₂+2е ® 2Н₂О 2ОH^-+H₂О₂+2e ® 2Н₂О+2О^2-.

В кислой среде более отчетливо выражена окислительная функция, а в щелочной – восстановительная.

В кислой среде пероксид водорода переводит соли двухвалентного железа в соли трехвалентного, азотистую кислоту - в азотную, сульфиды - в сульфаты. Цианиды в цианаты окисляются в щелочной среде (рН = 9 - 12).

В разбавленных растворах процесс окисления органических веществ протекает медленно, поэтому используют катализаторы - ионы металлов переменной валентности (Fe²⁺, Cu²⁺, Mn²⁺ Co²⁺ Cr²⁺, Ag⁺). Например, процесс окисления пероксидом водорода с солью железа протекает весьма эффективно при рН=3 - 4,5. Продуктами окисления являются муконовая и малеиновая кислоты.

В процессах водообработки используют не только окислительные, но и восстановительные свойства пероксида водорода. В нейтральной и слабощелочной средах он легко взаимодействует с хлором и гипохлоритами, переводя их в хлориды: H₂О₂+Cl₂ ® О₂+2НС1, NaClO+Н₂O₂ ® NaCI+O₂+H₂O.

Эти реакции используют при дехлорировании воды. Избыток пероксида водорода можно удалять, обрабатывая его диоксидом марганца:

МnO₂+Н₂O₂+2НС1 ® MnCl₂+2H₂O+O₂.

Перспективным является окисление загрязнений пероксосерными кислотами: пероксомоносерной H₂SO₅ и пероксодисерной H₂S₂O₈. Например, фенол окисляется пероксомоносерной кислотой (кислота Каро) при рН=10. Этим методом возможно снизить содержание фенола до концентрации 5×10^-6%. Скорость окисления зависит от соотношения H₂SO₅/С₆H₅OН и повышается с ростом температуры.

Разрушение цианидов под действием пероксосерных кислот протекает также очень быстро. При этом в случае небольших концентраций цианидов (0,01 - 0,05 %) в сточной воде используют H₂SO₅, а при высоких концентрациях - H₂SO₅. Оптимальным условиям соответствует рН=9. В нейтральной среде реакция окисления резко замедляется под действием ионов железа, которые образуют ферроцианы, не подвергающиеся окислению.

Окисление кислородом воздуха. Значительно шире, чем хлорсодержащие реагенты, для окисления сульфидных сточных вод целлюлозных, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов применяется кислород. Кислород воздуха используют при очистке воды от железа для окисления соединений двухвалентного железа в трехвалентное с последующим отделением от воды гидроксида железа. Реакция окисления в водном растворе протекает по схеме

4Fe²⁺+О₂+2H₂О=4Fe^з++4ОH^-, Fе³⁺+3Н₂O=Fе(ОН)₃+3Н⁺.

Окисление проводят при аэрировании воздуха через сточную воду в башнях с хордовой насадкой. Образующийся гидроксид железа отстаивают в контактном резервуаре, а затем отфильтровывают. Использование колонн с кусковой насадкой или кольцами Рашига нецелесообразно, так как происходит зарастание насадки. Возможен процесс упрощенной аэрации. В этом случае над поверхностью фильтра разбрызгивают воду, которая в виде капель падает на поверхность фильтрующей загрузки. При контакте капель воды с воздухом происходит окисление железа.

Кислородом воздуха окисляют также сульфидные стоки целлюлозных, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Процесс окисления гидросульфидной и сульфидной серы протекает через ряд стадий при изменении валентности серы с -2 до 6: S^2- ® S ® S_n0₆^2- ® S₂O₃^2- ® SO₃^2-® SO₄^2-

При этом при окислении гидросульфида и сульфида до тиосульфата рН раствора повышается, при окислении гидросульфида до сульфида и сульфата рН раствора понижается, а при окислении сульфида до сульфита и сульфата активная реакция среды не изменяется. В водных растворах под действием кислорода воздуха через ряд последовательных стадий проходит процесс окисления метилмеркаптана .

Если активная реакция водной среды рН=7 – 13,75, то основным продуктом окисления сероводорода, гидросульфида и сульфита является тиосульфат.

Окисление сточных вод выпарной станции (рН=7 – 7,5) протекает по уравнениям

В процессе окисления величина рН раствора понижается, возможно образование элементарной серы.

При окислении черных щелоков (рН=12,15 – 12,75) происходят реакции:

При окислении гидросульфида и сульфида до тиосульфата величина рН раствора повышается, при окислении гидросульфида до сульфита и сульфата величина рН раствора понижается, а при окислении сульфида до сульфита и сульфата активная реакция среды не изменяется.

С повышением температуры и давления скорость реакции и глубина окисления сульфидов и гидросульфидов увеличивается. Теоретически на окисление 1 г сульфидной серы расходуется 1 г кислорода. Для полного окисления черного щелока (с концентрацией сульфида 6 г/л) с температурой 80 – 100 °С по давлением 0,1 – 0,8 МПа требуется 5,4 кг кислорода и 28 м³ воздуха 1 м³ щелока, продолжительность контакта при этом составляет 1 мин.

Принципиальная схема установки окисления сульфидов приведена на рис.7. Сточная вода поступает в приемный резервуар и через теплообменник подается в окислительную колонну, а воздух в нижнюю часть колонны. Влага из отработанного воздуха конденсируется в сепараторе, откуда направляется в приемный резервуар. Сточные воды после окисления охлаждаются в холодильнике и поступают на дальнейшую очистку. Необработанная сточная вода подогревается водяным паром и теплотой конденсата.

Окисление дымовыми газами. Осуществить процесс разрушения сульфидных соединений можно также диоксидом углерода, содержащимся в отходящих дымовых газах. Сущность этого способа заключается в следующем: сточная вода, содержащая сернистые щелочи из нефтеловушки поступает в приемный резервуар, далее подогревается в теплообменнике и направляется на дезодорацию в колонну, в которую попадают водяной пар и дымовые газы. Образование карбонатов происходит по следующим уравнениям:

Выделяющийся сероводород, выносимый дымовыми газами и паром, направляется на сжигание, а при использовании диоксида углерода он служит сырьем для получения серной кислоты.

Окисление пиролюзитом. Процесс проводят фильтрацией сточной воды через этот материал или в аппаратах с мешалкой. Пиролюзит является природным материалом, состоящим в основном из диоксида марганца. Его широко используют для окисления трехвалентного мышьяка в пятивалентный:

Н₂АsO₃+МnO₂+H₂SO₄=Н₂АsO₄+МnSO₄+Н₂O

Повышение температуры способствует увеличению степени окисления. Оптимальный режим окисления следующий: расход МnО₂ - четырехкратный по сравнению со стехиометрическим. Кислотность воды 30 - 40 г/л, температура воды 70 - 80 °С.

Озонирование. Окисление озоном позволяет одновременно обеспечить обесцвечивание воды, устранение привкусов и запахов и обеззараживание. Озонированием можно очищать сточные воды от фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, соединении: мышьяка, ПАВ, цианидов, красителей, канцерогенных ароматических углеводородов, пестицидов и др.

Озон - газ бледно-фиолетового цвета. В природе находится в верхних слоях атмосферы. При температуре - 111,9 °С озон превращается в нестойкую жидкость темно-синего цвета. Физико-химические свойства озона: относительная молекулярная масса 48; плотность (при температуре 0 °С и давлении 0,1 МПа) 2,154 г/л; температура плавления 192,5 °С; теплота образования 143,64 кДж/моль; коэффициент растворимости в воде при 0°С - 0,49. при 20 °С - 0,29; окислительно-восстановительный потенциал 2,07 В. Растворимость озона в вводе зависит также от активной реакции среды, наличия кислот, щелочей и солей. Так при наличии кислот и солей растворимость озона увеличивается, а при наличии щелочей уменьшается.

Озон является сильным окислителем и обладает способностью разрушать в водных растворах при нормальной температуре многие органические вещества и примеси. Озон самопроизвольно диссоциирует на воздухе и в водных растворах, распадаясь на молекулу и атом кислорода. Скорость распада в водном растворе возрастает с увеличением солесодержания, значений рН и температуры.

Чистый озон взрывоопасен, так как при его разложении высвобождается значительное количество тепла, очень токсичен. Максимальная допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны равна 0,0001 мг/м³. Обеззараживающее действие озона основано на высокой окислительной способности, обусловленной легкостью отдачи им активного атома кислорода (О₃ = О₂+О). Озон окисляет все металлы, кроме золота, превращая их в оксиды.

В водном растворе озон диссоциирует быстрее, чем в воздухе; очень быстро диссоциирует в слабощелочных растворах. В кислотных растворах озон проявляет большую стойкость. В чистом сухом воздухе он разлагается очень медленно.

При обработке воды озоном происходит разложение органических веществ и обеззараживание воды; бактерии погибают в несколько тысяч раз быстрее, чем при обработке воды хлором. Растворимость озона в воде зависит от рН и содержания в воде растворимых веществ. Небольшое содержание кислот и нейтральных солей увеличивает растворимость озона. Присутствие щелочей снижает растворимость О₃. Действие озона в процессах окисления может происходить в трех различных направлениях: непосредственное окисление с участием одного атома кислорода; присоединение целой молекулы озона к окисляемому веществу с образованием озонидов; каталитическое усиление окисляющего воздействия кислорода, присутствующего в озонированном воздухе. Механизм реакции разложения озона довольно сложен, поскольку на скорость деструкции влияет множество факторов: условия перехода озона из газовой фазы в жидкость, соотношение между парциальным давлением газа и его растворимостью в водном растворе, кинетика окисления озоном находящихся в воде загрязнении.

По сравнению с другими окислителями, например хлором, озон имеет ряд преимуществ. Его можно получать непосредственно на очистных установках, причем сырьем служит технический кислород или атмосферный воздух.

Перспективность применения озонирования, как окислительного метода обусловлена также тем, что оно не приводит к увеличению солевого состава очищаемых сточных вод, не загрязняет воду продуктами реакции, а сам процесс легко подается полной автоматизации.

В процессе обработки сточных вод озон, подаваемый в камеру реакции в виде озоно-кислородной или озоно-воздушной смеси, вступают в химическую реакции с загрязняющими сточные воды веществами. Таким образом, озонирование представляет собой абсорбционный процесс, осложненный химическими реакциями.

Наиболее экономичным способом является получение озона непосредственно на очистных сооружениях путем тихого (короткого) электрического разряда в воздухе. Тихий разряд образуется в узком газовом пространстве между двумя электродами, к которым подведен ток напряжением 5 – 25 тыс. В. В озонаторе используются электроды из стекла, внутренняя поверхность которых покрыта металлической амальгамой. Ее слой является электродом высокого напряжения.

В существующих промышленных генераторах озонаторах применяют стеклянные трубчатые или пластинчатые элементы. Обычно озонаторы выполняют в виде цилиндрических сосудов, в которых располагается несколько десятков параллельно работающих трубчатых озонирующих элементов, состоящих из двух концентрически расположенных стеклянных трубчатых электродов. Воздух движется вдоль оси озонирующих элементов в кольцевом пространстве между концентрически расположенными электродами. Молекулы кислорода под действием электрических разрядов дробятся, и образовавшиеся атомы легко присоединяются к целым молекулам их молекулярного сродства, образуя молекулу озона

Большое значение имеет также то, что атом кислорода, выделяющийся в этой реакции, может взаимодействовать с молекулой озона с выделением теплоты

.

Производительность озонатора и расход электроэнергии на получение озона в значительной степени зависят от влагосодержания поступающего в озонатор воздуха, его температуры, концентрации кислорода, а также от конструкции озонатора и способа подачи озоно-воздушной смеси в реактор.

Принципиальная технологическая схема озонирования производственных сточных вод рис. 8. состоит из двух основных узлов: получение озона и очистка сточных вод. Узел получения озона включает следующие блоки: получение и охлаждение воздуха, осушка, фильтрование воздуха, генерация озона.

Атмосферный воздух через воздух через воздухозаборную шахту 1 подается с использованием воздуходувки 4 по линии 2 на фильтр 3, где очищается от пыли, после чего воздух подается через теплообменник 5 на водоотделитель капельной влаги 6, а затем на автоматические установки для осушки воздуха 7 (адсорберы), загруженные активным глиноземом. Подача воздуха на регенерацию адсорберов осуществляется по линии 8. Осушенный воздух поступает в автоматические блоки фильтров 9, в которых осуществляется тонкая очистка воздуха от пыли. Из фильтров осушенный и очищенный воздух подается в блоки озонаторов 11, где под действием электрического разряда генерируется озон, который вместе с воздухом в виде озоно-воздушной смеси по линии 13 направляется в контактную камеру 14 и смешивается с обрабатываемой сточной водой, подаваемой по линии 15. Озоно-воздушная смесь распыляется трубками из пористой керамики 16. Циркуляция обрабатываемой сточной воды и озоно-воздушной смеси в контактной камере во встречном направлении обеспечивает большую эффективность озонирования. Выпуск озонированных сточных вод осуществляется по линии 17. Вспомогательное оборудование: линия 10 – хозяйственно-питьевой водопровод, 12 – сброс в канализацию, 18 – подача охлажденного рассола, 19 – бак охлажденного рассола, 20 – трехходовой смесительный кран, 21, 22 – насосы, соответственно нагретого и охлажденного рассола, 23 – бак нагретого рассола, 24 – подача нагретого рассола, 25 – холодильная машина. Контактные камеры могут быть одно- и двухступенчатыми.

В связи с токсичностью озона, поражающего органы дыхания и центральную нервную систему, особое внимание при проектировании озонаторных установок уделяется вентиляции помещений герметичности реакторов (предельно-допустимое содержание озона в воздухе помещений, где находятся люди, составляет 0,0001 мг/л). Осушка воздуха является одним из основных этапов подготовки воздуха перед получением озона, т.е. даже небольшое содержание влаги понижает выход озона и ведет к перерасходу электроэнергии. Для обеспечения требуемой степени осушки воздуха (до точки росы 50 °С) в периоды года, характеризующиеся большим содержанием влаги в атмосферном воздухе, предусматривается предварительное охлаждение воздуха до температуры 8 °С. В холодильной установке воздух обрабатывается охлажденным рассолом, подаваемым от фреоновой холодильной машины, в состав которой входят баки охлажденного и нагретого рассола, насосно-силовое оборудование и регулятор температуры воздуха после теплообменников.

Дата добавления: 2015-07-16