采用热处理法处理废水

• 什么是聚合氯化铝的热处理法?
  热处理法通常指蒸发浓缩、蒸发结晶操作。用热处理法可以回收废水中的有用物质，或把有害物质提取出来。以减轻对环境的污染。
• 什么是蒸发浓缩？
  蒸发的目的是为了使溶液中的溶剂气化，以提高溶液的浓度或使溶质析出。聚合氯化铝溶剂应有挥发性而溶质则不应有挥发性。进行蒸发的必备条件是热能的不断供给和产生蒸气的不断排除。蒸气的排除可采用冷凝法或惰性气体带出法。
• 什么是单效蒸发？
  凡是溶液在蒸发器中蒸发所产生的二次蒸气不再利用的蒸发操作称为单效蒸发。图4-10为单效蒸发器的示意图。原料液从蒸发器的一侧加入，浓缩液从蒸发器底部引出。加热蒸汽引入加热室后，在室中冷凝，冷凝水则送入排水器。二次蒸汽则从顶部引出，直接通入冷凝器。单效蒸发的计算主要有以下几项内容：蒸发量，加热蒸汽消耗量，蒸发器的传热面积。
• 什么是真空蒸发？
  水蒸气在不同的压强下具有不同的饱和温度，所以要使蒸发操作能够进行，加热蒸汽与二次蒸汽之间必须有一个压强差，否则△t将为零。为了增大△t，除了使加热蒸汽在一定的压强下进入加热室外，也常使溶液在减压(即真空)下沸腾，以降低溶液的沸点。真空蒸发可按图4-11所示的流程进行。
  
  加热蒸汽在加热室中冷凝后，其冷凝水经排出口排出，原料液进入蒸发室，经蒸发浓缩后，放入浓液贮槽。为保持蒸发室的负压，由蒸发而产生的二次蒸汽进入间壁冷凝器，经冷凝后流入冷凝液贮槽。冷凝蒸汽中所含有的少量空气和其他不凝性气体则由真
  空泵从冷凝器中抽出，以保持蒸发室与间壁冷凝器内的负压。由于液体聚合氯化铝气化所需要的热量随气化温度的降低而增加，因此在真空蒸发中，蒸发相同质量液体所消耗的加热蒸汽比在常压下消耗的要多。
  
• 真空蒸发的优点是什么？
  (1)在减压下溶液的沸点较在大气压下为低，因此加热蒸汽与沸腾液体之间的温度差得以加大，于是，蒸发器的传热面积相应减小。
  (2)可以利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽。
  (3)可用于浓缩不耐高温的溶液。
  (4)由于溶液沸点降低，蒸发器损失比外界的热量小。
• 什么是多效蒸发？
  由前述可知，无论在常压、加压或减压下蒸发，从溶液中蒸发1kg的水，都要消耗不少于1kg的加热蒸汽，因此，当需要蒸发较大水分时，势必消耗大量加热蒸汽。为了减少消耗，可采用多效蒸发。若将加热蒸汽通入蒸发器中，则溶液受热沸腾，所产生的二次蒸汽虽然压强与温度比原加热蒸汽为低，但二次蒸汽仍可用作热源，引入另一蒸发器，只要后者中的压强和溶液的沸点均较前一个蒸发器中的低，引入的二次蒸汽仍能起加热作用。此时第二个蒸发器的加热室便是第一个蒸发器的冷凝器。这就是多效蒸发器的原理。将几个蒸发器连接起来，同时操作，就组成一个多效蒸发器系统，每一个蒸发器称为一效。通入加热蒸汽的蒸发器称为第一效，利用二次燕汽加热的称为第二效，以此类推。常用的多效蒸发器为三效或四效蒸发系统。图4-12所示为并流操作的三效蒸发器的流程简图。
  
• 蒸发系统如何组成？
  蒸发器的结构种类繁多，随着工业生产的发展将有更多效率更高的蒸发器设计出现。例如，目前用于蒸发浓缩含铬回收液的钦质高效薄膜蒸发系统(图4-13)，钛质高效薄膜蒸发系统主要由蒸发器、预热器、浓液冷却器、汽冷凝器、汽液分离器等组成。它们都是用钛管、钛板制作的，用于处理含铬、镍、铜等金属离子的稀溶液，浓缩贵重的化工原料液(高浓度的卤素离子及硅酸盐废液除外)。它具有抗多种介质腐蚀的优异性能，无水垢生成，治理废水效果良好，可连续蒸发、循环使用，具有热效率高、浓缩倍数大、收率高等优点。
  
• 钛质高效薄膜系统设备的工作原理是什么？
  如图4-13所示，用进料泵从稀铬酸槽把溶液经流量计打入预热器，再送蒸发器，蒸发后经分离器把汽、液分离。液体进入浓液冷却器，冷却后进入浓液槽贮存。蒸汽进入预热器使稀溶液预热，再进入汽冷凝器，最后进入汽液槽。加热蒸汽的压力为0.1MPa-0.12MPa，蒸发器内的温度约为120%，管内废液温度为105℃-110℃，在这样的温度下，液柱上升，液体便气化。由于气体上升速度较快，使液体蒸发分离时形成薄膜，所以又叫薄膜蒸发。
  由蒸发器出来的蒸汽和溶液进入汽液分离器，使蒸汽由排气管进入预热器，使稀溶液预热至80℃。浓溶液往下流动并进入浓液冷却器，温度下降到40℃。
• 结晶方法如何分类？
  根据物质的溶解度与温度的关系，可有效地进行结晶操作，使相平衡破坏，溶液呈过饱和状态，以析出结晶。
  结晶方法分为移除一部分溶剂的结晶和不移除溶剂的结晶。前者溶液的过饱和状态是借助于部分溶剂在沸点时的蒸发或在低于沸点时的气化而获得，适用于溶解度随温度的降低变化不大的物质的结晶；后者溶液的过饱和状态是借助于冷却或冷冻而获得，用于溶解度随温度降低而显著变化的物质的结晶。
  移除部分溶剂的结晶器可分为蒸发式、真空蒸发式两种，聚合氯化铝结晶器的构造和操作与前述蒸发器一样，即溶液的过饱和可借助于常压或减压下的蒸发而获得，从而析出晶体。不移除溶剂的结晶器借助于冷却剂的冷却，使溶液达到饱和而析出晶体。晶体与母液用离心机、过滤机分离。
• 什么是浸没燃烧蒸发？
  浸没燃烧蒸发是使高温气体直接和被蒸发的溶液相接触传热的一种新型蒸发浓缩(或结晶)的操作，这种操作省去了产生热源的庞大设备和锅炉。浸没燃烧蒸发器结构简单，减少了传热面，节省了大量钢材，热效率高，而且特别适合于处理强腐蚀性或易结垢
  的溶液。
  
• 浸没燃烧的原理是什么？
  浸没燃烧蒸发是采用气体(或液体)燃料预先与空气混合，再送到燃烧室燃烧，燃烧室浸没在被蒸发的溶液里，由燃烧产生的高温气体直接与被蒸发的溶液相接触，将溶液迅速加热至沸点而气化，产生的蒸汽随烟气一起排出，使溶质得到蒸发浓缩(或结晶)。由于高温气体在溶液中产生许多气泡，接触面积大，同时气泡产生强烈的搅拌作用，因此传热速率高，可达到23kJ/h*106kJ/h；热效率也高，常为90%-95%。
• 浸没燃烧蒸发的流程是什么？
  图4-14为浸没燃烧蒸发的流程，图4-15为浸没燃烧蒸发器的组成。浸没蒸发器除去辅助设备外，主要有三个组成部分：贮罐(高位槽)、燃烧器和液沫分离器(旋风分离器)。
  (1)贮罐。贮罐是盛放被蒸发浓缩的溶液和进行蒸发的场所。其形状可分为长方形或圆形等，但要有一定的蒸发空间，以减少蒸汽和烟气带液现象发生。贮罐内必须有适当大小的蒸发区，罐的内壁衬以耐腐蚀的材料，外壳可用非金属材料制作。
  (2)燃烧器。燃烧器是由混合室、速度管、燃烧嘴、喷嘴、点火器组成。燃烧器是浸没燃烧蒸发器的重要组成部分，喷嘴是关键部件。因为喷嘴浸投在高温的强腐蚀性介质中，较易损坏，必须由耐腐蚀的材料，如石墨、不锈钢、铸铁等制作。速度管是为了保证燃料气体与空气混合物进入燃烧室的速度，一般要大于可见火焰扩散速度的5倍-10倍，以防止回火现象发生。进行燃烧时可用人工点火或电火花、电热丝点火。浸投燃烧器浸没在液面下的深度取决于生产能力：生产能力大的取较大值，生产能力小的取较小值。一般在20mm-500mm上下。
  (3)液沫分离器。即图4-15中的旋风分离器，是为分离废气带出的液沫而设置。
  
• 什么是湿壁蒸发、嘴雾落发？
  这两种蒸发浓缩(或结晶)过程与浸没燃烧蒸发有相似之处，即高温气体直接与被蒸发的溶液相接触传热而对溶剂进行蒸发。
• 什么是湿壁蒸发？
  利用一个空塔，稀溶液从塔顶进入，并分布于塔壁形成降膜，高温气体可与溶液并流、逆流接触进行蒸发。
  
• 什么是喷雾蒸发？
  喷雾蒸发与湿壁蒸发的不同点在于：溶液在塔顶通过加压喷头或旋转喷头喷成雾状，与高温气体并流或逆流接触，从而进行蒸发浓缩(或结晶)。
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