ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппараты с псевдоожижеиным слоем активного угля из "Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении" При проведении адеорбционной очиетки сточных вод активными углями можно использовать ряд вариантов аппаратурного оформления процесса. Выбор варианта определяется оптимальными условиями применения адсорбента и зависит от метода его регенерации, требуемой производительности установки, наличия взвешенных веществ в очищаемой воде и т. д. [c.123] Дальнейшая интенсификация адсорбционной технологии связана с использованием высокодисисрсных активных углей. Решение вопросов регенерации таких адсорбентов привело к заметному расширению использования порошкообразных активных углей в технологических схемах очистки сточных вод. Это объясняется рядом преимуществ пылевидных углей перед гранулированными более низкой стоимостью пылевидных сорбентов, высокой скоростью поглощения, удобством гидравлической транспортировки водной суспензии пылевидного активного угля по трубопроводам. В разрабатываемых технологических схемах, как правило, адсорбционные процессы осуществляются в одиночном реакторе или каскаде аппаратов непрерывного действия с перемешиванием. Применение многоступенчатых адсорбционных установок непрерывного действия позволяет существенно снизить необходимый расход адсорбента, поскольку более полно используется адсорбционная емкость поглотителя. [c.123] При противоточном движении жидкости и адсорбента свежий активный уголь подают в аппарат первой ступени, в который поступает очищенная на предыдущих ступенях сточная вода (рис. У-З). Отработанный на первой ступени адсорбент отделяется от жидкости и подается на вторую ступень каскада аппаратов, где отрабатывается до более высокой степени. Затем уголь снова отделяется от жидкости и направляется на следующую ступень, и так до аппарата п, стоящего первым по ходу движения жидкости, в который поступает вода с начальным содержанием органических загрязнений Сн и расходом жидкой фазы Q. Таким образом можно повысить степень отработки выводимого из системы на регенерацию адсорбента и снизить его удельный расход. [c.123] При достаточно интенсивном перемешивании суспензий устойчивый турбулентный режим движения потока устанавливается практически во всем объеме реактора. Известно, что при турбулентном движении жидкости элементарные массы жидкй-сти хаотически перемещаются в объеме реактора вследствие непрерывного возникновения беспорядочных пульсаций скорости, имеющих различные амплитуды. Движение отдельного элемента объема (частицы твердой фазы) носит сложный характер. Любой элемент объема за сравнительно короткий промежуток времени может оказаться в любой точке реактора. В реакторах с идеальным перемешиванием вновь введенные частицы мгновенно и равномерно распределяются по всему объему аппарата [45]. Любая из находящихся в реакторе твердых частиц с равной вероятностью может оказаться в любой точке системы, т. е. частица в рассматриваемый момент времени может покинуть реактор, причем это относится и к частицам, которые только что были введены в аппарат. При этом существуют частицы, которые находятся в аппарате очень продолжительное время. Следовательно, время пребывания частицы в реакторе будет случайной величиной, которая может принимать любые положительные значения. [c.124] В монографии [45] показано, что для расчета непрерывного реактора недостаточно использовать только одну величину среднего времени пребывания 6п и нельзя игнорировать существование плотности распределения величины /, поскольку неполная отработка частиц, связанная с недостаточным их временем пребывания в реакторе, не компенсируется дополнительным поглощением растворенных веществ частицами, находящимися в аппарате более длительное время. Это вызвано различием скоростей поглощения в начале и конце процесса. [c.125] Начальные условия аг(г, 0) в уравнениях (У-22) — (У-24) отображают тот факт, что в смеситель на ступени I поступает адсорбент при , = 0, уже насыщенный до величины а, -1. Значение а, 1 вычисляют в соответствии с временем пребывания адсорбента на ступени I—1. Поскольку перед входом в смеситель ступени 1 активный уголь достаточно долго находится в отстойнике, концентрация адсорбированного вещества во всем объеме гранулы успевает в значительной мере выравняться. Это позволяет считать величину а г 1 средней по объему гранулы величиной адсорбции на ступени —1. [c.126] В качестве примера рассмотрен расчет противоточно-ступен-чатой схемы адсорбционной доочистки биологически очищенных сточных вод производства сульфатной целлюлозы. В опытах применяли порошкообразный активный уголь, полученный из бурого угля активацией водяным паром при 800 °С. Коэффициент Оа определяли сопоставлением теоретических и экспериментальных кинетических кривых )а=0,39-10 мУс. Данные расчетов дозы адсорбента и концентраций веществ на промежуточных ступенях при различных значениях представлены в табл. [c.127] В [47] приведен анализ противоточной адсррбции в случае нелинейных изотерм (выпуклых и вогнутых) при различном числе ступеней очистки и достаточно большой продолжительности пребывания частиц адсорбента в аппарате (0п— -оо) на примере адсорбции органических веществ из биологически очищенных сточных вод химико-металлургического предприятия и завода органического синтеза активными углями различных марок. Анализ полученных в этой работе результатов позволяет сделать ряд общих выводов, которые следует учитывать при проектировании многоступенчатых адсорбционных установок. [c.127] При выпуклых изотермах адсорбции пет необходимости в большом числе ступеней адсорбционных аппаратов независимо от глубины очистки сточной воды. Как правило, в данном случае можно ограничиться двумя ступенями очистки. При вогнутых изотермах адсорбции органических загрязнений активными углями применение многоступенчатых установок особенно эффективно. Даже в случае слабо вогнутых изотерм адсорбции необходимая доза активного угля при малом числе ступеней очистки оказывается намного выше, чем в случае линейной изотермы адсорбции. С ростом числа ступеней величины удельного расхода активного угля на очистку сточных вод от органических веществ сближаются независимо от формы изотермы адсорбции. [c.128] При одинаковых конечных концентрациях вещества в очищенной воде (на последней ступени адсорбции) необходимые дозы активного угля оказываются практически одинаковыми несмотря на то, что адсорбционная емкость угля при высоких концентрациях вещества (в неочищенной воде) может отличаться в несколько раз. [c.128] Одними из первых адсорбционных аппаратов, освоенных в промышленных условиях, были адсорберы с неподвижным плотным слоем. Простота устройства и надежность работы обусловили широкое использование аппаратов этого типа и в настоящее время, несмотря на ряд недостатков. Принцип действия адсорберов с неподвижным слоем заключается в пропускании жидкости, содержащей органическое загрязнение, через неподвижный плотный зернистый слой, который адсорбирует растворенные вещества, переносимые потоком. Существуют также аппараты непрерывного действия с движущимся плотным слоем. В верхнюю часть их непрерывно подается адсорбент, который движется сверху вниз обычно без нарушения контакта между частицами, а снизу подается раствор с определенной начальной концентрацией раствора. В задачу расчета таких аппаратов входит определение времени работы аппарата до появления проскоковой концентрации (в аппаратах периодического действия), степени использования адсорбента, размеров аппарата и т. д. [c.128] В тот момент, когда граница зоны массопередачи достигает выхода из слоя и появляется проскок растворенного вещества в фильтрат, весь слой адсорбента состоит из участка насыщенного до равновесия, и зоны массопередачи. Время работы адсорбционной колонны до проскока адсорбируемого вещества в фильтрат называют временем защитного действия слоя. [c.129] Стационарность процесса адсорбции можно считать экспериментально доказанной, если в пределах точности опытов соблюдаются два условия равенстнЬ относительных концентраций адсорбата в подвижной и адсорбционных фазах системы и равенство скоростей движения концентрационных точек сорбционной волны. [c.129] Сопоставление длины зоны формирования фронта Ь с длиной зоны массопередачи Ьо при адсорбции растворенных веществ показало, что соотношение этих длин зависит от формы изотермы адсорбции. Для несильно выпуклых изотерм длина зоны формирования фронта в два и более раз больше длины зоны массопередачи. Для весьма выпуклых изотерм соотношением к 1Ьо близко к единице и даже меньше ее [50]. [c.129] Формула Н. А. Шилова отражает влияние статического к и кинетического факторов на динамику поглощения слоем. При решении ряда технологических задач необходимо знать степень отработки адсорбционной емкости в данном сечении слоя в заданный момент времени, распределение концентрации вещества в подвижной фазе по высоте слоя, и т. д. Эти характеристики могут быть получены на основе теоретической модели неравновесной динамики адсорбции, позволяющей выявить влияние кинетики адсорбции на работу адсорбционной колонны. [c.131] Расчет динамики адсорбции растворенных веществ в неподвижном плотном слое активного угля. Теоретическая модель неравновесной динамики адсорбции в неподвижном плотном слое включает уравнения баланса массы, кинетики адсорбции, изотермы адсорбции и соответствующие краевые условия. [c.131] Следует отметить, что коэффициент входящий в уравнение (У-32), практически не зависит от концентрационных факторов. В то же время использование уравнения (У-31) для количественного описания внутридиффузионной кинетики адсорбции связано с необходимостью учета зависимости коэффициеп та р от заполнения, что существенно осложняет теоретическую сторону исследования. [c.132] Решение в виде (У-35) получено в работе [53]. [c.133] Отметим, что кривые Шумана (см., например, монографию [43]), которые являются графиками решения уравнений (У-ЗО) — (У-34), в последующем были для значений Хс=0- уточнены в [54] при расчете теплообмена в неподвижном слое, который описывается аналогичными уравнениями. В монографии [54] приведены удобные для расчетов графики, которые в параметрах динамики адсорбции в плотном слое представлены на рис. У-7. Графики на этом рис. позволяют в случае изотермы сорбции, близкой к прямолинейной, найти выходную кривую и распределение концентрации адсорбированного вещества вдоль слоя, необходимое для определения степени использования сорбента в динамических условиях при известных параметрах процесса как при внешне-, так и при внутридиффузионных механизмах. массообмена. [c.133] Вернуться к основной статье