автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Технология очистки сточных вод от сульфидных соединений при разработке залежей природной серы

РГ6 од

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ ЛЬВІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

На правах рукопису

Для службового користування

Ею. м 00004

ЧЕЛЯДИН ЛЮБОЖР ІБАНОЕІІЧ

' УДК 628.543.142

ТЕХНОЛОГІЯ ОЧИСТКИ СТІЧНИХ ВОЛ ВІД СУЛЬФІДНИХ СПОЛУК ПРИ РОЗРОБЦІ ПОКЛАДІВ ПРИРОДНОЇ СІРКИ

Соціальність 05.17.01 - Технологія неорганічних речовин

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Львів - 1993

■ Робота виконана на кафедрах промислової екологи та безбеки' життєдіяльності Івано-Франківського інституту нафти і газу та хімії і технології неорганічних речовин Львівського політехнічного інституту.

Наукові керівники:

Офіційні опоненти:

Ведуча організація

Захист відбудеться Мг. ГоаІнЛ 1993 р. год.

на засіданні спеціалізованої ради К 068.36.03 при Львівському політехнічному інституті (290646, м. Львів, вул. С. Бандери, 12,

IX уч. корпус, аудиторія 114).

З дисертацією .южно ознакомитися в бібліотеці Львівського політехнічного інституту-за адресою: м. Львів, вул. Професглська.І.

Автореферат розісланий "'%д " т к, Д 1993 року.

академік АІН України, академік Української екологічної академії, доктор технічних наук/ професор Яворський В. Т.

кандидат технічних наук, доцент Петряшин Л.Ф. ' доктор технічних наук, професор Гумницький Я.М. кандидат технічних наук, зав. відділом хімічноі технології . Сеньків С. І.

Роздільське державне гірничо-хімічне підприємство "Сірка".

Вчений секретар ■; ' '

спеціалізованої ради, кандидат

техн"ших наук, доцент . Вахула а І.

Актуальність роботи. Прискорення соціально-економічного розвитку держави, підчищення добробуту народу - нерозривно лов’яьа-но а наполегливим і послідовним проведенням політики ресурсозбе-ріганкя і охорони навколишнього середовища.

Вода е цінним природнім ресурсом і однією із основних ланок навколишого середовища. Добування корисних копалии і іх збагачення пов’язало з використанням великих об’ємів води. Стічні води процесів добування сірки габруднеьі сульфідними сполуками. Ос танні е також в стічних водах інших виробництв, і.приклад, в ьи-рсбництві шкіри, паперу і т. д., де концентровані розчини сульфідів, в т. ч. сульфіду натрію, застосовуються як технологічні реа генти. .

Особливо велика кількість води використовується в процесах добування природної сірки, де питома витрата води складає 40...

80 м5/тонну сірки. В 1989 роц: кількість стічної води, утвореної при добуванні сірки визначалась 34,8 млн. м5 із вмістом 0,05...

0,25 кг/м3 сульфідних сполук, а в 2000 році слід очікувати близько 52. млн. м3.

Відомо, шр сульфідні води надзвичайно шідливі як для людини, т&к і для фауни. Про це свідчить той факт, пр гранично допустима концентрація (ГДК) сульфідів у воді рівна нулю. Отже ці води не допустиш скидати в водоймі, а також не і удна використовувати в зворотному водозабесяеченні через високу короаійність..

Для очистки вказаних вод в даний час використовуються мето-дя, які, включають: підкислення води, десорбцію сірководню, його абсорбцію, окиснения абсорбованого сірководню різними окиснювача• ми з наступною біологічною або біохімічною доочисткою стічних вод. Процеси характеризуються не високим ступенем очистки (не вища В5Х), ар приводить до забруднення яавколииного середовища; затрати на окиснювач складають 502 експлуатаційних затрат; технологія складна в зв'язку з великою кількістю технологічного обладнання. Б випадку очистки стічних, вод підземно і виплавки сірки (ПШ) відомими методами проходить втрата теплоємності пластових вод, які після очистки від сульфідних сполук могли би використовуватися повторно дла процесу ПВС. Отеє, розробка ефективного і економічно вигідного методу очистки сульфідних стічяих вод від сірководню і сульфідних сполук е актуальним, має народногос-

- 4 -

подарське, соціальне і економічне значення.

Метою роботи е розробка ефективної і економічно оправданої технологи ОЧИСТКИ СТІЧНИХ вод ПВС бід сульфідних сполук і завислих частинок. Можливт підходом до вирішення поставленої мети є застосування рідинно-окисного методу при умові використання доступного і дешевого окиснювача сульфідних сполук і коагулянте для утворених твердих продуктів окиснення.

В відловідністі 8 поставленою метою треба було розв'язати основні завдання:

- провести аналіз наявності в Західному регіоні України відходів, які містять окиснювач, в метою встановлення придатності, ефективності і доцільності їх застосування для окиснення сульфідної сірки стічних вод і ксагуляци утворених при цьому твердих продуктів 1 завислих частинок;

- провести пошукові дослідження процесу окиснення сульфідної сірки стічних вод вибраними окислювачами 8 метою визначення їх ефективності;

- дослідити процес окиснення сульфідних сполук в використанням вибраних окиснювачів, виявлення закономірностей впливу різних факторів на процес очистки води від сульфідних сполук;

- дослідити вплив складу пластових вод на процес їх очистки

від сульфідної сірки; ■

- дослідити процес відділення осаду, який утворюється при очистці сульфідних пластових вод;

- провести дослідження для виявлення можливості переробки відділеного осаду;

- розробити технологію 1 апаратурне оформлення птоцесу очистки пластової води ПВС від сульфідної сірки;

' - випробувати розроблену технологію в промислових умовах і

визначити п техніко-економічну ефективність. .

Наукова новизна. Запропоновано ефективний 1 достатньо дешевий окиснювач сульфідної сірки і коагулянт для продуктів окиснення - відходи виробництва тетрахлориду сіліцію і хлору та гідрооксид натр і кх Виявлені закономірності процесу окиснення сульфідної сірки вказаними окиснювачями в залежності від різних факторів. Встановлені закономірності процесу в і дд і девня( фільтраці і Продуктів окиснення від очищеної води.вибрано фільтруючий матеріал цео-літ-клиноптілоліт. Одержані рівняння регресій, на основі аналізу яких визничено оптимальний режим очистки і фільтрації. Зал ропо-

нована і розроблена нова технологія очистка стічних вод від сульфідної сірки. Новизна і цінність роботи підтвердиться двоіііа авторськими свідоцтвами №1 1450295 і 1549598. '

Практична цінність і реалізація результатів роботи.

На основі комплексу проведених досліджень в лабораторних і дос-лідно-яромислових умовах запропоновано і розроблено ефективний г економічно ВИГІДНИЙ К!&Т0Д ОЧИСТКИ СТІЧНИХ вод сульфідної сірки. Розроблена нова конструкція гідроциклона для передки рід-митого осадку. Запропонована технологія яаракт«рг уеться простото» апаратурного оформлення, кйгким технологічним режимом. Шриа стадія розробленої технологи впроваджена на Затайпільському сірчаному руднику і дозволяє забезпечити ЯЯ,2Х ступінь очистки пластових вод від сульфіднчх сполук, а також 98,5%-ну ступінь очистки від завислих частинок. Економічний ефект від впрозаджання склав: в 1986 р. - 87,0 тис.крб.; 1687 р. - 7Ь,0 гие.крб.

Апробація роботи. Основні полодааня роботи долоЕідагись і обговорювались на республіканській нау'соьо-техяічній конференції "Інтенсифікація очистки природних і стічних вод*’, и. Гоздо,

1983 р., в 1932 - 1ЄЄ0' р. р. на наукових конференціях Івзао-фаь-ківського інституту нафти і-газу* і Львівського політехнічного

ІНСТИТУТІ- (

Дублікаті. Па темі-дисертації опубліковано б друкованих робіт, одержано два авторських свідоцтва ва винахід-Автор захиазе: - > ' _ .

- новий ефективний і деазвий МЙЇСД счксїки стічних вод від

сульфідної сірки; • ■

- ефективні і доетаьо дє-шзі окксяйгачі сульфідної сірки і коагулянт для продута ів отжзщм і завислих частинок;

- технолог і чн і закономірності і залежності прогнеш скис«0%~

ня сульфідної Сірки і відділення твердих продуктів окиснення 1 завислих частинок: - ,

-нову конструкцію гідроциклоне для переробки відмитого осаду;

- технологічний режим і технологічну схему процесу очистки СТІЧНИХ вод метода ПВС від сполук сульфідної Сірки. ■

Об'єм дисертації. Дисертаційна робота складае?і»ся із вступу,

4 розділів, висновків. Викладена на 153 сторінка* ишцинопяяюго тексту, вміщає 17 рисунків, 19 таблиць і додатки. Список літератури складається з 130 назв робіт вітчизняних і закердоніза адао-рів.

- б -

остання зміст роботи

У вступі обгрунтована актуальність роботи, сформульована ос новна мета дисертації, Бйзначені завдання досліджень, проведений перели найбільш важливих положень, одержаних в результаті виконання роботи і які виносяться на захист..

У першому розділі коротко охарактеризовані джерела утворення стічних вод, щр містять сполуки сульфідної Сірки. ЇХ КІЛЬКІСНІ 1 якісні характеристики. Особливу увагу звернено на стічні води сірчаних виробництв України. Об’єм таких вод гичислюеться мільйонами куб. м на рік і в перспективі вони будуть збільшуватись. .

. Значна частина розділу містить аналіз існуючих способів очистки рідин від сполук сульфідної сірки. Встановлено, шо найбільший практичний інтерес ппедставляють рідинно-окисні методи очистки, які є простима в технологічному здійсненні і ДОЗВОЛЯЮ!: одержувати сірку. Разом з тим,.Показано, що основним питанням успішного застосування цих методів є використання дешевого і доступного окиснювача сульфідної сірім. Висловлена думка, що та кі оки чювачі слід шукати серед багаточисельних відходів промис ловості. Враховуючи фізико-хімічн* властивості стічних вод і пр дуктів окиснення сполук сульфідної сірки, проаналізовані "чоре-тнчні облови і технологія процесів виділення із води дрібнодисперсних частинок. .

В заключній частині огляду літератури сформульована мета дисертаційної роботи 1 перечислені питання, які необхідно вирів ти для досягнення ЦІЄЇ мети.

• У другому розділі викладені результати теоретичних і ексгіе ,рементальних досліджень, присвячені вибору ефективного окиснюве ча сульфідної сірки, впливу різних технологічних факторів на V бику 1 швидкість очистки води від сульфідної мрки вибраними скисньвачами.

Проведено аналіз пдходів хімічної, нафтохімічної та іншиі галузей прмислбрості Західного регіону Укрріни на цредк^т їх пі датно

.лч для в. /посування ч рол окиоаюіача сульфідної сірки стіч-нис СОД. В РгіЗУ^Т£.Т1 ВИВЧАННЯ ХШіЧНОГО складу В1Х0ДІВ, и 00' ьіа. Сізикс хімічки/ влас.«івостеи та інше, псгаиано, що на£білі

иЯ практичний інтерес представляють відходи Калуського концерну Хлорвініл", a cave: тверді відходи виробництва тетрахлориду сілі-;ію, щр містять хлориди заліза (III) і алюмінію; розчин і іпохло-*иту натрію виробництва хлору і гідроксиду натрію. Саме ні від-оди стали об’єктом наших подальших досліджень.

Встановлено, що найбільш доцільно використовувати тверді іідходи виробництва тетрахлориду сіліцію у вигляді розчину, в чому бміст компонентів складає в середньому (X .vac.): FeCl^ -,8: AlClj - 10,2. Хяориди заліза окиснюють сульфіди з у воренням ульфідів заліза (іІ) і сірки. Наявність в розчині шзриду алимі-;ію надає йоіку коагуллційких властивостей у відношені до твердих родукт і в окискйння. В зв’язку з чим. такий розчин можно назвати ікисником-коагулянтом. • .

Відходи виробництва хлору і гідроксиду натрію - розчин гіпо-лориту натрію містить 110...120 кг/м5 активного глору і 20...90 /м5 NaOH. При змішуванні цих відходів з сульфідною водою процес скисненя може протікати з утворенням елементної сірки і більш либоко до сульфат-іонів. '

З метол повторного'викбриїанля очищеної води при ПВС необ-^дно знайти умови при яких процес оккснення пройде лже до віль-:оі сірки. ч _

Для .вивчення ефективності вибраних окисників сульфідної сір-'

:и були проведені пошукові досліди з використанням лластозих суль-)ідн;!х вод-Загайпільського сірчаного рудника ПЕС з такою середньою характеристикою: рК - 6,5. ..7,9; вміст сульфідів 50. ..160 '

/м3 ; твердість 3,14-мг-екв. /л; мінералізація - 3. ..4 кг/м3 .

Результати цих дослідів показують, щр вибрані відходи-роз-!ини е ефективними окислювачами сульфідноі сірки пластових вод. (заховуючи це-і той факт до концерн "Хлорвініл" і виробництва риродної сірки розміщені на Прикарпатті, при&шш до висновку ;ро доцільність більш детального дослідження процесу очистки ластових вод метода ПВС з використанням в ролі окисників вино шисаних промислових відходів. ‘

Дослідження впливу таких факторів, як витрата окисника, ск-іад розчину окисника. склзд води, метод подачі окисника і коагу-іянта на процес очистки вод від сульфідної сірки проподили на ла-іораторній установці, основним апаратом якої був реактор об’ємом і,3 л з мішалкою, обладнаний необхідним дозуючими пристроями і іимірними приладами. Аналіз проб води до і після дослідів прово-

дили ва відомими методиками.

Цри вмінуаані пластових сульфідних вод з окисником-коагул> том може протікати ряд реакцій з утворенням в кінцевому рахункі сірки, сульфіду 8алі8а (II) і хлористого водню.

Са$+2нсі-Ссіа2*'н2$ (1)

ЪНх5*2Ргйь-гМ^^*бНС1 <2> .

Ге в* 2 Ге Сі з ~ 3 Ге Сі г.+ (3)

Для переведення сульфідної сірки у вільну мольне СПІВВІДН ПЙННЯ 5 *• Ге Сіз складає 1:2. При цьому утворюет

ся Ге СІг • який ПРИ повторному використанні очищеної води.дл ШЗ буче переходити в сірчаному пласті в Ре З ( Ре С£г.

+ /ілв “ Ге + 2 Н.СІ , ЯР приведе ДО 8НИ.ЧВННЯ П никдивості пласта (закупорка пор). Враховуючий це процес олід вести і реакції (2), де співвідношеная Н25 : Ге СЛ$~ 1>5 : Тому для повторного.використання очищеної води в методі ГОС ве дива не тільки ступінь очистки від Цг§ , але і вміст іонії ГІЇ PH середовида. ' '

Вплив витрати окисника-коагулянта на процес очистки води-вивчали з використанням тестових вод Загайпільского сірчаногс рудника. Виявлена залежність ступеня очистки води, вмісту в ні

і pH від витрати окиснювача-коагулянта (рис.і).

Високий ступінь очистки води ВІД СУЛЬфі "Ці О І сірки досягає ся ва» при втраті окисника коагулянта, рівній і,05 (рис. 1). і цьому утворюється чорний осад, що містить Ге 5 +3 . іони практично вісутні, pH - 5,0...Б.2. Осад Ре5 + З 8берігао чорний колір на протязі 18...24 пдини, покри: коагулянт ч. Дальше Ббілішення витрати окисника приводить спс ДО деяке > 8НИЛВННЯ ступені очистки (90... РЗі) при витраті ... І»4 ! пг ПМ далі до пе іного вростання аа рахунок, протікати реакції (3).

Рис. і. Залежність ступені очистки води від сульфідних спо-' лук (.крива 1,А%), pH очищено і води (криьа 2, В) і вмісту в НІЙ (крйвз, З, В мг/Л від ВУ1ТР&ТИ

окисника-коагулянта (С, стехіометрія за реакцією 2).

Вплив складу розчину окиснкка-крагулянїа вивчали з допомогою ^готовлених’розчинів, в яких зміст //£'£/3 змінювавсь від 1. ..10% з., а Гі'Сі'з- її, 10,152. Показано, щр з ростом концетраци юзчині окисника- коагулянта е$ектікзність очистки збільшується 1 1101 Ге с£3~ 9. ..11% досягає 98%. Елективна коагуляція лродук ! ОКИСІІЄННЯ сульфідної сірки (РеЗ*£) досягаються вке при кон-ітрації 1[ Сі:з 2,5. ..3% мас. Подальше зростання концентрації ’Сі' приводить до збільшення лише кислотності розчину 8а раху-: гідролізу ЛІСІ, ■ Таким чином, оптимальним мисозиМ сііібвід-Є8НЯМ Мі* РгСі/КСІг, Є 4 : 1. Одержати таке співвідлошен-на основі використання відходів виробництва тетрахлориду сілі-

щю мояна за рахунок введення в систему Ге С£3 ззовні, що приведе до збільшення собівартості очистки. Тому змінювати склад окиенигс коагулянта ке рекомендується.

Ьа практиці очистку і освітлення вод проводять при послілов ній подачі окиснювача і коагулянта. В.наших дослідженнях подала цих реагентів здійснюється одночасно.В зв’язку з цим досліджував процес очистки при послідовній подачі окискюьача ( с£$ ) і

коагулянта ЛІС.13, ЯЕг (Я0Ч)3.

Досліди показали, що одночасна подача окисню^ача і коагулят та е більш ефективним прийомом, ніж окрема Так, ступінь очисмі води від сульфідної сірки (при інших однакових умовах) на 5Х вища, а евіідкість освітлення води зростає майхе в 3 раьи, Це явна пояснюється зміною pH середовищу $їа рахунок гідроліеу ЛІС£3 ■ Оте, спільне подача ікисника і коагулянта е більш ефективна в поріЕкдшіі з окремою, як це часто здійсниться на практиці.

Катіонний і аніонний склад пластових і стічних вод мож ма їй ПЄВНКЙ ВПЛИВ На ХІД і ПОВНОТУ ІХ ОЧИСТКИ. ВИБЧеНИЯ ЦЬОГО вил ву проводили на модельних пробах, які готувались розчиненням в дистильованій воді відповідних солей ( Уй23’ СаС[г.МіНС0і Мд$0<,’ X'Сі ,Ус1Л$0^>.. Конденсації катіонів і аніонів зміьюі хх. 2 широких границях і охоплювали склад промислових от і .них ьс Аналіз одержаних експериментальних даних показує, в» глтіони к А'с?> $0%~ негативно впливають на повноту очистки окисником-: гулянтом. Присутність іоків С.Г. уОі5>/, Ссіг*. Муг*т& певні мірі сприяв ефктивкості очистки, що пояснюється посиленням коа гуляційаих властивостей гдрокевдів алюмінію в їх присутності.

В цілому збільшення мінералізації води приводить до деякого пі вміегня ефэетивност 1 процес очистки. ■

Та^им чином, застосування відходу виробництва тетрахлори; сіліцію, що містить хлорид заліза (III) і хлорид алюмінію, в і лі очг;с;»кка- коагулянта сульфідьс: сірки от і чьих вод дозволдяе досягти порівняно високого от/пеню очистки води {93. .. 98Х). Рі зон з гиьі при . икоркстанн. цього реагентг. зростає кислотність очищеної води (pH ■ А... Б), гр 1-рчвод. „ь до підвищеная пачці а него і”ску сіркозод:и над ьсдоіп, ьнзелідок чого частина розчи ного сірководню «іоV ви^'лчтись в атмосферу. Зростання кислот ті води і виділення сірководню е кебажаї.иші, бо це приводять корсзії апаратури і лжун;кацій. Крім того, при повторному ві ркстаняі вода для ііВС величина pH не повинна бути нижчою ?.

- -11 -В зв’язку з ши виникла-необхідність у вивчені ефективною”1 інших окисників сульфідно! сірки. Пошуковті дослідами знайдено, що відходи. виробництва хлору і гідроксиду натрію (гіпохлорит натрію) е таким окисніоьачем. . ^

Досліди проводили, на тій ха лабораторній установці, ао і попередні ДОСЛІДЛІ'ННЯ.

Окаененкя сульфідної сірки гіпохлоритом кат рій коле протікати з утворенням £ кінцевому рахунку сірки або сульфат-іонів, згідно реакцій ^ ■

Иг 5і + Сі 0 - ■$ ■* ■'У'с СИ (4)

НЛ$ + Ьл'сСІО-Н^Оь + ііМаСІ (5)

Виходячи а економії окисника і вимог до техкічних характеристик ощиг-коі ьоди длл іі повторного використання (< сульфат із), бажано процес вести згідно р.-акціі (4). Тому при в/г/чені впливу витрати окисники виходили саме з цієї реакції. При цьому витрати окисник?» з границах 0,4...2,0 від стехіометрії. Ковдюлькими параметрами вибрали ступінь очдатки, зміну pH сода і їм се суть-фат-іонів. ' ' •

Проведені дослідя?шііі підтвердили, ко при витраті окисника до 90Х бід стехюмчтра протікає лише утворення сірки .

Збільшення. ггграти окисника в меках 60...2002 приводить до більш глибокого ошгененья сульфідних сполук (реакцгя 5).

Таким ціагам, кожна ствердяузати, цо процес очистки від сульфідної сірки могаиьо направити в сторону одержання в основному елементної сірки з незначним утворенням сульфат-1 онїв.

В процесі оісиснекня сульфідів гіпохлориіом натрію одержується дрібнодисперсна сірка, яка важко оаідае в воді. Освітленя пластової води-не. ітеревищуе 40. ..45%, що свідчить що необхідність застосування коагулянта дисперсних частинок сірки.

Аналізуючи і співставляючи позитивні і негативні сторони використання досліджених окисників сульфідної сірки, прийшли до висновку про доцільність комбінованого (спільного)' іх застоеузан■ ня. Таке комо:ьуваняя псзинио дозволити підтримувати в необхідних границях pH очиїччноі води, більш повно використовувати ксагуля-ційчі маститу? і окікнила- коагулянта і досягнути високої, ступені очиоі’ки при мінімальній витратах окисника. Завдання полягало у визначені каЯбим /-.оциьисго спіїш уколешь цих реагентів.

Досліди з використанням двох окисників для очистки еоди ві сульфідної сірки проводили на тій же установці, ідо і попередні дослідження. .

Витрату реагентів розраховували, виходячи з рівнянь (2) і (4). деручи певні долі від стехіометрії. Узагальнені результат* досліджень приведені на рис.2. •

Рис. 2. Залежність ступені окиснення сульфідної Сірки В ПЛс .овій воді (А, %, крива 1) і рН очищеної води (ІЗ , крива 2) . ід витрати розаднів окисників (В, г, /. ві ст»хіомертріі'

йї іЛДНО В рис. 2. Ні_ЙЕ;ищІИ ступінь ОКйОі'ЄННЯ (96. ,.С8%) де о-ягае?ься і.ри сгмьвиношеш ЖЛІО-. РеС£3 і - з. при такої спів ідноШчШ рН стрно» води склагда й,Б...6.7. Враховуючи. і ПрИ СТСХ1 ОШТрИ'ігі 1Й КІЛЬКОСТІ рзр.геиг.'р ступ І Ні' свистки чедосіч

ня, тому необхідно забеслечкти певній надлишок гіпохлорит/ натрію, так як очкцена ьода е в певній мірі кислою. ■

ПроБгдені досліди показали, ар оптимальними витратами реагентів е МлСІО 33...40% від стехіометрії згідно реакції (4) і Ре&з

- 66...63% від стехіометрії згідно реакції (2). Ери цьому досягається 99,5...99,ВХ ступінь очистки від сульфідів, 99,2 ...99,5% освітлення від- завислих частинок, а рК очисно і води -

6,8... 7,0. _

Дослідження доокислекня сульфідної сірки ( Ье & ) є осаді показали, лр цей лргцее кожна, проводити з Е/кор.іетзяья.-,: запропонованого нами розчину окисника-кйагузяаіа, згідно р-.ьндння ґе 5 ->■ 2 с£3 = 3 Ге С£г_ + у . Витрата РеСІ3скла-

дає 1,2. ..1,3 ЫД стехюштрі І ВііЦгі приведеного ріьнкьия, при цьому с; іїфідяа сірка с-кисллеіься до вільної.

Отже, застоювання двох окисників для окиснення еульіідкзі сірки в воді, один із яки:-' »;;сткть коагулянт, ідо і акти чь-ні використовуватись для доскнсненнл сульфідної сірки в осі,ці, дозволяє досягти високого ступеня очистки води з одержанням елементної сірки. При цьому очищена вода за своіми харакіеристикаші може повторно викорисі-овуватися в ПЕС. 1

Третій розділ дисертації прись, .енкй вивченню процесу відділення продуктів окислення сульфідної ЇПрГ-И З 0ЧИЬ||5НСІ во1"". Виходячи а аналізу процесів дм „відділення завислих часі, .ок і вимої до якості води для процесу ЯВО нами вибрано метод фільтрації води діерез подріблений матеріал. ‘

З метою-визначення оптимальних технологічних параметрів процесу відділення сірки а вс~и провели дослідження процесу фільтра-ціі води на пілотній установці, де в ролі фільтрів служили дві паралельно включені колонки діаметром 0,1 и і висото» 2,0 м, заповнені фільтруючим матеріалом. Вивчали вплив на ефек.явність процесу природи фільтруючого матеріалу,його фракційного складу, висоти філь. .уючого матеріалу,швидкості подачі води. Як фільтруючий матеріал використовували кварцовий п*сок, подріблений керамзит, цеоліт-клиноптілоліт. ■

Вплив природи фільтруючого матеріалу вивчали при величині верен 1.0 мм і.ьисої. фи груючою шз^у 1.* м. Еода п-'іля обробки окисниками подавр’ась в нижню частину одного з фільтрів. Показано С ■'ИС. 3), ір серед вказаних матеріалів иай5. льи... ватримаючу здатність має цеоліт-клинопгілоліт. Так при подачі води на фільтрацію

8 швидкістю потоку С м/год. в перетині фільтра досягається 98,9%-на ступінь очистки від завислих частин. Гранично допустима лінійна швидкість потоку води складає 9,5 м/год.

Рис. 3. Залежність затримуючої здатності фільтруючого матеріалу (3, %) від швидкості подачі води в фільтр (перетин перед загрузко*,;.

Фільтруючий матеріал: 1 - цеоліт-кликолтілоліт;

2 - кварцевий пісок; З - керамзит.

Зростання швидкості потоку .оди в перетині фільтра перед фільтруючою вагрузкою приводить до збурення 11 затримуюча здатність різко знижується. Для керамзитової сагру- те ця тчилісчь складає ке вище 3,5 *.!/гол., щр анияуе продукти: кість фільтра.

Тому наступні досліди проводили з використанням цеолітового матеріалу.

При вивчені впливу фракційного складу цеоліту діапазон зміни величини зерен складав 0,5. ..2,0 мм. Показано, що найбільш доцільна застосовувати фільтруючу загрузку цеоліта з еквівалентним діаметром зерен 1,5 мм. Така загрузка забеспечуе гранично допустиму ємність загрузки з цеоліта, яка по сухому залиту складає

560... 600 мг/дм3 .

Аналіз результатів дослідікень впливу висоти загрузки фільтра на затримуючу здатність і і показали, шр з збільшенням висоти до 1,5 м ступінь затримування завислих частинок зростає до 97,5%, а вище цей ріст незначний. При цьому гідравлічний опір фільтрації зростає.

В процесі досліджень було виявлено, що розмір коагуляційних завислих частинок залежить від часу коагуляції і впливає на затримуючу здатність цеоліта. Так встановлено, по для одержання осаду, який добре затримується загрузкою, оптимальний час коагуляції (від змішування води з реагентом *о входження і і в загрузку) складає 50... 60 с. .

Паралельно вивчали процес відмивання осаду із фільтруючої загрузки фільтру. Дослідження.показали, ш,о оптимальне відмивання осаду досягається за 5 хв. при подачі частини очищеноі води знизу фільтра з інтенсивністю 4,8... 5,6 л/м2 с,' лінійна швидкість потоку води при цьому рівна 10. ..12 м/год. Відмитий шлам загрузки фільтра містить сірку і сульфід заліза (II). Враховуючи склад шламу і можливість доокиснення сульфідної сірки ( РеЗ ) до вільної в осаді провели дослідження по вилученню сірки 8 оса ’ (шламу). Відомі методи переробки шламу не дозволяють ефективно вес ги цей процес ч використанням типового обладнання водоочистки (барабанний фільтр, гідроциклон та інші). В зв’язку з цим розроблена нова конструкція гідро"иклона (А. с. , 15495СЗ) яка забеспечуь ін тенсивне змішування шламу з розчином окиснита-коагулянта і високоефективне відді іння твердих частинок сірли та інших механічних домішок.. .

• Для встановлення найбільш вплираючихфакторів на процес окиснення сульфідної сірки і відділення продуктів окиснення проведено математичну обробку одеряанчх“'експериментальних даних досліджень, які виконані згідно 8 побудованим

1 реалізованим факторним експериментом типу 2^ . Ця обробка дозволила одержати слідуючі рівняння регресії в кодовому зображені для процесу окиснення сульфідних сполук .

У - 38,95 7-і + 0,339 Хг + 0,267 Х3 - 1,166 Х* + 53,9 , а для процесу відділення завислих частинок

У - 4,403 Хі- - 0,738 X* - 0,008 Х7 - 0,273 Хв + 93,71. . де *-Х^,Х^,Х5,Х^,Хз,Х6-,Х?,Хг -відповідно:відношення концентрації валізо-іонів до концентрації сульфідів-іонів; відношення концентрації хлорного заліза (ІІП до хлористого алюмінію в розчині окисника-коагулянта;відношення кількості А'аС[й : РеС£3\ солевмісткість; висота фільтруючого матеріалу ; швидкість фільтрації; час фільтрації; перепад тиску на фільтрі.

Аналіз цих рівнянь показав, що найбільший вплив на ступінь очистки від сульфідних сполук із досліджених факторів має Ху, а при очистці від завислих частинок - фактор Х^-.

ІІа основі проведених досліджень 1 відповідних розпа^унків • видано вихідні дані на проектування дослідно-промислової установки очистки пластових вод Загайнільського сірчаного рудника.

Проектування 1 виготовлення установки здійснювались науко-ео-досліним і проектним інститутом сірчаної промисловості при авторському нагляді дисертанта.

В розділі 4 подано опис технологічної схеми нового способу очистки сульфідних пластових вод, результати дослідно-промислових випробувань, а також деякі техніко-економічні розрахунки.

Технологічна схема дослідно-промислової установки для очистки пластових сульфідних вод показана на рис. 4, яка працювала таким чином. Пластова вода з т^к.^ратуро» 100...120 С із водовідливних свердловин трубопроводом поступає в ємність коагуляції 1.

В цей же трубопровід із ємності 5 насосом 3 подавалась оптимальна кількість розчину гіпохлориту патрію, а із ємності 6 насосом 4 дозувався розчин хлориді заліза (III) і алюмінію в заданій кіль-ості. Після коагуляції продуктів окиснення в ємності 1, вода направлялась на фільтри 2 і 3. які були загрухені цеолітом фракцією в еквівалентним діаметром 1,5 10 ьгд висотою загрузки 1,5 м. Відфільтрована вода після догр'ву до 165 С направляється на повторне використання. Фільтри працювали поперемінно. Регенерація фільтрів здійснювалася очищеною водою, а збір шламу проводили в

ЄМНІСТЬ 7

Рис. 4. Технологічьа схема дослідно-промислово1 установки (Шзначення в тексті).

Пповедені промислові випробування запропонованого способу очистки сульфідних вод в основному підтвердили результати лабораторних досліджень і показали, і і він'забеспечуе ступінь очіит-ки від сульфідів - у8,2.. .99.8Х, від 8авие чих частинок - 96,7.. 69,4%, е простим в технологічному 1 апаратурному оформлені.

Узагальнені результати випробував- приведені .а таблиці.

Витрата

і До

І очистки

ОКИЄЯШ, ! ВМІСТ/ pH ' еміст! pH AflOj \AllJ/L\ I All jA!

Ш№''

вода;

м/гоj\Afad0 feClj'MjS-fJ^S'

ї від ; від \сУАь~чаіи.С' фірі&'ллх ! ігастиноц

12,8 - 20,5 .54,1 7,4 4,2 6,7 98,2 35,7 0,04 0,07

16,0 - 20,0 32,3 8,8 0,0 5,9 100 99,0 0,045 0,07

16,0 4,5 19,0 67,6 8,9 0,0 7,6 100 98,5 0,04 0,07

20,0 5,8 21,0 5В, 5 8,7 0,3 7,5 99,5 97,3 0,04 0,07

19,0 16,5 - 26,3 3,5 0,4. 8,6 97,7 73,4 0,05 0,06

12,8 20,4 - 30,4 9,9 0,7 8,9 97,7 73,4 0.04 0,06

Реальна економічна ефективність склала: в 1986 р. - 87 тис. крб., а в 1987 р. - 78 тис.крб. Укрупнені розрахунки показали, пр прк впровадженні в виробництво запропонованого способу для очистки 2 млн. куб. м сульфідних вод процесу ПВС в порівнянні з запроектованим методом очистки на Загайпільскому сірчаному руднику складе близько 1 млн. крб. в рік. (в ціках 1990р.) ’ ■’ ’ . '

. НИСШЕКК '

1. Аналіз існуючих способі! очистки вод ьїд сульфідної сірки поквзуе, ир найбільшій прастичнкй інтерес пр-гдсталляють рідин но-окксні прк уі.юьі віднайдення дешевоко і доступного окисника сульфідної сірки.

2. На основі вивчення фізико-хімічних, кількісних та інши

характеристик відходів підприеисгз Західного регіону України, широких пошукпн.й- досліджень показано, Ер з ролі окисника сульфідної сірки стічних вод найбільш лоціЖво Биксритовувати відходи виробництв: . ■■

тстраїхориду сіліціп, ар містять хгоркди залізе. (ІП) і алюміній; хлору ; гідроксид катріг, щр містят; гіпохлорит натрію.

3. Вск'ігані, и; відходи виробництва тетрі1 хлориду сіліцікі е ейеятчгчкк ок'.счтнзм сульф і : їр*гл і одноч-їоно коагупк чтом

продуктів окиснення (окисник-коагулянт). Процес можна спрямувати до утворення Я . В очищеній воді іони /-£ практично відсутні, pH води 5,0. ..5,5.

4. Окисник-коагулянт містить в 3,5. ..4,0 -х кратному надлиш-

ку коагулянт, то приводить до зростання кислотності очищеної води аа рахунок гідролізу А£С23 • Одночасна подача в стічну воду окисника і коагулянта е більш ефективніш способом в порівнянні а послідовніш, приводить до поліпшення ступеня і швидкості освітлення води. .

5. Вивчення вплиі-у кількісного і якісного солевого складу стічних вод на ефективність іх очистки показало, шр одні іони

( К*, Лй < -$0і! )негативно впливають на процес очистки, інші ( Сі", Н С0/> Са*> сприяють йому. В цілою/ зростання мі-

нералізаі і води приводить до деякого підвищення ефктивності і і очистки. ■ .

6. Застосування окисника-коагулянта дозволяє досягти *■->...

95Х -го ступеня очистки ВОДИ ВІД сульфідноі Сірки. PH очищеної води 4,0...5,0, що обумовлює виділення деякої кількості сірководню в атмосферу, а значить викликає корозію апаратури.

7. Застосування в ролі окисника сульфідноі' сірки гіпохлори-

ту натрію (відходу виробництва хлору . гідроксиду натрію) дозво--ляе спрямувати процес окиснення до утворення в основному ЄЛЄ- 'тНТ-ноі сірки з незначним виходом сульфат-іоиїв. Сірка утворюет :д дрібнодисперсна,Едлко осідає,ступінь очистки води від сульфідних сполук 32. ..85Х. Більш високий ступінь очистки вимагає :шачноі перевитрати окисника. ’

. 8. Аналіз і співставлегчя позитивних і негатиних сторін

вищевказаних окисників сульфідноі сірки дали можливість прийти до висновку про доцільність застосування коїйінованого окисника: на першій стаді і гіпохлориту натрію,на друтій-оглсника-коагулянта. ' 9. Доказано, щр комбіноване застосування окисників сульфід-

ної сірки є афективним, дозволяє усунути, недоліки кожного з них. Оптимальна витрата окисників: Л'а Сі О 35. ..402 від стехіометрії аа реакцією (4), £е С£3 65...68Х від стехіометрії за реакцією (2) . Ступінь очистки при цьому складав від сульфідів

89,5...99,8 X, pH вод.. - 6. 3...7,0. ;

10. Шказано, -р серед досліджених матеріалів найбільшу зат-му'чу адатн.сть (97,8. ..98,5Х) має цеолі г-ш.шоптілиліт при подачі води зн’иу фільтра.

11. Встановлено, що швидкість по-,ач і води на фільтрацію'через■ цеоліт не коиє Сучи Сіль шов чий 8,2 м/год. .

12. Визначено, щр найвиш пламовмісткість (500... 600 г/м3 )

і затримуюча здатність цеодіта досягается прк фільтруючій аагруз-ці, ял= складається із зерен а еквівалентним діаметром 1,5 ІСГ5 м іависотоя не меыаэ 1,5 м. '

13. Досдід.*йння показали, вр оптишлька інтенсивність відмивання загрувкк фільтра складає 4,2...Б,Б л/мл-с, яка відповідає ШВИДКГСТІ потоку ВОДИ рівній 10. ..12 к'УГОД.

14. Црозедекі дослі дно-проміслоз І ьшіробування нового способу очистки води підтвердили адекватність лабораторних досліджень, а також дозволили уточнити апаратурне оформлення і технологічні параметри процесу очистки.

15. Техніко-еконокічні розрахунки показали, яр нова технологія очистка е більш ефективною, анкете собівартість счистки 1 куб.к сульфідноі ьодй в середньому на 0,33 крб. (в цінах 1586-1390 р.р.).

' Основні матеріали дисертації ьккладеяі в наступних публікаціях

1. А.С. »Л4Е0295 СССР.ШІ С 02 V 1/75. Способ очистки сточных сульф:.дньи вод.Яворс:<ий В.Т. .Чэлидын Л. Я ,Дрс5от А.С.К др.-19Є7.'ДОП,

- 2. йворскяй В.?., ^лядьш АИ. Очистка пластовых вод процес-

са содгемЕоі выплавки серы от сероводорода и сульфидов металла. ЕУрнал прикладной юшка, К ё.- 1936 г. - с. 1767... 1766.

3. ИворсчиЗ КТ., Чэлядын £.К., Шльнек Е.Ф. и др. Очистка

сульфидных СТОЧЧЪК БОД. Вшия и техно;-.ГКЯ ьоды. Том 3, К 5 -1987 г. - с. 452.:. 464. - ' • '

4. Ч?лядан Л. К. Исследование' очистки суль&дашх вед еклсли-тедьно-коагулянткым рзстворок. Рукопись дед. в Уі-т»НШІГЙ, 8 638, 29.02.1938 г.

5.- Шрейдер 3. А., Чэлядык Л. К., Батакызк С. & , Есдеар Е. С. Исследование способов получения смешанных коагулянтов иг отходов производства. Рукопись дев. в ■ УкрйЖНГЕ, N 1202 - 1554 г.

■ 6. Челядьш Л И. йгследоьание и опыт прямея-ерия г^:охло{ета

натрия для очистки пластовій вод ПЗС ог> сульфвдной серш. Рукспжг дел. Е УкрШШКПТ, М 2075, 2£ СЗ. 1988 Г.'*

7. А. с. Л 1543533, С£>7?„ ХКЙ В 04 С Б/2Э. ГвдродийЖК. Яворский В. Т., ?? гадш Л. К. и др. Опубл. г Е?К І0, 1933 г.

• Є. Чмвдан Л.г.., ГЬтрятжг Л С. %Ссл2Дзваьг» от^ьз»<и •» серерэ

бот1"и ссадка ггсі»жса ачистки ьтистовьгх суль&гДЕ1'*- ьел Гукозгсь КвпояЕГРагвг г К Б-З». 20.C2.1WJ? х. ф