Принцип действия теплового насоса и его использование в инженерной экологии

 

               2.2. Выпаривание установки для очистки сточных вод

 

       На предприятиях машиностроительной  отрасли промышленности в процессе  производства образуются сточные  воды, которые, при недостаточной  степени очистки, являются источниками  загрязнения поверхностных водоемов. Загрязняющие вещества приводят к качественным изменениям физических свойств воды и ее химического состава.

       Количественный и качественный  состав стоков машиностроительных  предприятий разнообразен и зависит  от технологических процессов, используемых  в производственном цикле. В основном производственные сточные воды содержат взвешенные вещества, нефтепродукты, ПАВ и ионы тяжелых металлов, что особенно характерно для сточных вод гальванического производства.

       Проблема очистки промышленных  сточных вод приобретает в  нашей стране все более серьезное значение, поскольку большинство очистных сооружений машиностроительных предприятий устарело и не в состоянии обеспечить качественную очистку стоков в соответствии с существующими нормативами ПДК, а также возврат очищенной воды на оборотное использование. Для решения указанных задач предлагается использовать процесс вакуумного выпаривания промывных вод и концентрированных технологических растворов.

       Выпаривание это процесс концентрирования  жидких отходов методом частичного удаления растворителя (воды) испарением в процессе кипения. При выпаривании растворитель извлекается из объема раствора. Концентраты и твердые отходы, образующиеся при вакуумном выпаривании, гораздо дешевле и легче подвергаются последующей переработке, хранению и транспортировке.

       На Рис1. представлена технологическая схема очистки сточных вод гальванического производства с последующим возвратом очищенной воды в на технологические нужды гальванического цеха.

Рис.1 Технологическая схема очистки сточных вод - вакуумное выпаривание

 

       Выпарные аппараты в гальванике, как правило, применяются для упаривания промывных вод при многоступенчатой (каскадной) промывке, а также воды из ванн улавливания. Использование вакуумных выпаривателей на очистных сооружениях позволяет вернуть в технологические процессы ценые компоненты и снизить либо полностью исключить сброс сточных вод, содержащих токсичные соединения тяжелых металлов: меди, цинка никеля, хрома, свинца и пр. При использовании данной технологии значительно сокращаются эксплуатационные затраты на очистку сточных вод.

       Промывные воды концентрируются  вакуумным испарителем и сконцентрированный электролит полностью регенерируется. Дистиллят из испарителя используется для целей промывки. Рис.2.

Рис.2. Cхема шестиступенчатой каскадной промыки

 

Кристаллизаторы:

 

      Для выделения солей из растворов с положительными коэффициентами растворимости, растворы охлаждают. Для выделения солей из растворов с отрицательных коэффициентах - нагревают. Кристаллизация может осуществляться при выпаривании жидкости в последних ступенях многоступенчатых выпарных установок и установок адиабатного испарения. Используются различные конструкции выпарных аппаратов, но наиболее надежны в эксплуатации выпарные аппараты кристаллизаторы с выносной греющей камерой и принудительной циркуляцией раствора.

       Для кристаллизации из пересыщенных  растворов используют также кристаллизаторы  с охлаждением раствора, вакуум-кристаллизаторы  и кристаллизаторы с псевдоожиженным  слоем.

       Имеются различные конструкции кристаллизаторов с воздушным и водяным охлаждением. Простейший кристаллизатор с воздушным охлаждением представляет собой емкость, в которой раствор охлаждается на воздухе.

       Цикл кристаллизации в кристаллизаторах  с водяным охлаждением меньше, чем в кристаллизаторах с воздушным охлаждением.

       Простейший кристаллизатор представляет  собой цилиндрический бак с  мешалкой, с наружной охлаждающей  рубашкой или с внутренним  охлаждающим змеевиком. Трубчатый  кристаллизатор это вращающийся барабан, охлаждаемый снаружи водой. Более сложную конструкцию имеет охладительный кристаллизатор.   

Вакуум - кристаллизаторы могут быть периодического и непрерывного действия, с циркуляцией суспензии или с циркуляцией раствора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      Выводы

 

1. Тепловой насос – это устройство, позволяющее извлекать энергию из окружающей среды, не противореча второму началу термодинамики.
2. Тепловой коэффициент μ связан с КПД опосредованно, и на самом деле чем он больше, тем меньше полезной работы можно получить.
3. Значения КПД котлов-утилизаторов больше 100% основаны на устаревших методиках подсчета выделяющейся теплоты.
4. Использование  эффекта теплового насоса при переработке сточных вод гальванического производства позволяет регенерировать рабочий раствор и получить чистую воду.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

  1. В.М.Бродянский 2001.  Вечный двигатель - прежде и теперь .

  2. В.И.Крутов .  Техническая термодинамика . 

  3. С.С.Кутателадзе .  Теплопередача при конденсации и кипении .