ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппаратура для адсорбционной очистки сточных вод порошкообразными активными углями из "Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении" Применение порошкообразных активных углей для извлечения растворенных органических загрязнений из сточных вод до недавнего времени было ограниченным, поскольку отсутствовала экономически выгодная технология регенерации тонкодисперсного адсорбента. С решением этой технической задачи в начале 70-х годов наметилось заметное расширение использования порошкообразных активных углей на промышленных установках очистки сточных вод. Это объясняется рядом преимуществ порошкообразных углей перед гранулированными адсорбентами, в частности, более низкой стоимостью порошкообразных активных углей, составляющей от А до 7з стоимости гранулированных, а также более быстрой скоростью поглощения растворенных веществ, что обусловлено сокращением пути внутренней диффузии органических молекул и увеличением внешней поверхности адсорбента следует отметить и удобство гидравлической транспортировки водной суспензии порошкообразных углей в системах очистки сточных вод. [c.174] Увеличение осевого потока достигается также при установке лопастей мешалки наклонно под углом 30—45° к оси вала. [c.176] и проектировании аппаратов, оборудованных лопастными мешалками, принимают следующие соотношения между отдельными конструктивными элементами диаметр лопастей мешалки с1м= 0,3—0,8) ) ширина лопасти мешалки й= 0,05—0,4) высота уровня жидкости в сосуде Я= (0,8—1,3) 0-, расстояние между дном аппарата и краем лопасти /1м=(0,2—0,4) ( . [c.176] Турбинные мешалки представляют собой один или два диска с укрепленными на них плоскими, наклонными пли криволинейными лопатками (рис. У1-32,б). Они бывают открытые и закрытые (имеющие лопастное колесо с каналами). Турбинные мешалки по существу являются усовершенствованной конструкцией лопастных мешалок и в аппарате они создают радиальные потоки с тангенциальным (круговым) движением жидкости и адсорбента. Для уменьшения кругового движения жидкости и повышения турбулентности системы на стенках корпуса аппарата рекомендуется устанавливать отражательные перегородки. Обычно достаточно четырех симметрично расположенных перегородок, однако в крупных аппаратах их число может достигать шести — восьми. Оптимальная ширина перегородки у составляет от 0,08 до 0,1 диаметра реактора, минимальная высота перегородки должна равняться двум диаметрам мешалки, но как правило принимается равной высоте жидкости в аппарате. Если перегородки установлены на некотором расстоянии от стенок аппарата, то ширина перегородок должна составлять 0,08 Д при расстоянии между стенкой и перегородкой, равном 0,2 ширины перегородки. [c.176] Для аппаратов с турбинными мешалками соотношения между отдельными конструктивными элементами принимают в интервале (0,15-0,6)0 Ь=(ОЛ—0,2)сг Я= (0,8-1,5)0 Ам=(0,3-0,8)бГ . [c.176] Все аппараты с механическими перемешивающими устройствами изготовляют согласно ГОСТ 20680—75. Действующим стандартом предусматривается изготовление вертикальных цилиндрических стальных аппаратов без покрытий, с полимерными и другими покрытиями объемом от 0,01 до 100 м . Материал корпуса аппарата и самого перемешивающего устройства необходимо выбирать с учетом коррозионных свойств очищаемых стоков. При использовании аппаратов с механическим перемешиванием для доочистки биологически очищенных сточных вод реактор и мешалка могут быть изготовлены из СтЗ. ГОСТом предусмотрено выполнение аппаратов с эллиптическим, коническим и плоским днищем. Последние наиболее просты в изготовлении и дешевы, поэтому могут быть рекомендованы для использования в технологических схемах адсорбционной очистки сточных вод. Следует отметить, что на крупных адсорбционных установках необходимый объем аппарата, который выбирают, исходя из требуемого времени пребывания в нем очищаемой жидкости, может намного превышать объем стальных аппаратов, выпускаемых промышленностью (т. е. 100 м ). В таких случаях аппарат выполняют в виде железобетонного резервуара требуемого объема, разделенного перегородками на отдельные секции по 100 м каждая, оборудованные мешалками, либо в одном резервуаре устанавливают несколько мешалок. [c.177] Применение уравнения (УЫЗ) ограничено условиями Кео = 5-102-1,3-105 Аг = 2,4-10 -4,1 10 / = 2,33-10- -1,2-10-2. [c.178] При гидротранспорте адсорбента перемешивание дисперсной и сплошной фаз обеспечивается турбулентными пульсациями потока. Для интенсификации процесса перемешивания и ускорения поглощения растворенных веществ активными углями нередко в трубопроводах устанавливают специальные вставки или устройства 5, вызывающие дополнительное развитие турбулентности в потоке при изменении скорости жидкости по величине и направлению. Их выполняют в виде конусов, решеток, чередующихся вертикальных перегородок различной конфигурации, винтообразно закрученных элементов [44]. Сточная вода, прошедшая очистку, подвергается частичному осветлению от угольной взвеси в отстойниках или открытых многоярусных гидроциклонах 6. Отработанный уголь, задержанный в отстойниках, по пульпопроводу 7 направляется на регенерацию. Окончательное освобождение очищенной воды от угольной пыли производится на скорых грубозернистых фильтрах 8. [c.180] Применение адсорбционных установок с горизонтальным транспортом очищаемой воды и угля целесообразно при доочистке биологически очищенных сточных вод для их повторного использования в замкнутых системах оборотного водоснабжения, когда площадка биологических очистных сооружений н территория предприятия, потребляющего оборотную воду, находятся на значительном удалении. При этом состав, взаимное расположение и увязка очистных сооружений, входящих в технологическую схему установки, остаются неизменными (см. рис. УЬ34). [c.180] В адсорбционных аппаратах с пневматическим перемешиванием вынужденное движение жидкости и поршкообразного активного угля вызывается подводом энергии с потоком воздуха, вводимым в аппарат через распределительное устройство. Физической причиной обмена энергией между пузырьками воздуха и жидкостью является вязкое трение поверхности контакта газовой и жидкой фаз. Пузырьки воздуха, подаваемого через распределительное устройство, всплывают вместе с увлекаемой ими жидкостью, образуя восходящий газо-жидкостный факел, называемый ядром струи. По мере подъема эта струя расширяется вследствие инжектирования жидкости, а также в результате увеличения объема пузырей при их всплывании [50], однако угол расширения струи невелик и составляет около 10—12° [51]. Поэтому непосредственное контактирование воздуха и жидкости происходит в относительно малых областях объема аппарата [51]. По-видимому, это является основной причиной того, что перемешивание газом считается малоинтенсивным процессом, требующим большего расхода энергии, чем при механическом перемешивании [43]. [c.181] В химической промышленности пневматическое перемешивание сжатым воздухом рекомендуется в тех случаях, когда перемешиваемая жидкость отличается большой химической активностью и быстро разрушает механические мешалки. В технологии адсорбционной очистки сточных вод пневматическое перемешивание широко используется при проведении так называемой биоадсорбционной очистки стоков. Сущность этого метода заключается в том, что порошкообразный активный уголь вводят в аэротенк, где происходит совмещение биохимического окисления с адсорбцией органических загрязнений из воды. При этом применение воздуха (или кислорода) в качестве перемешивающего агента обусловлено, прежде всего, необходимостью обеспечения нормальных условий жизнедеятельности микроорганизмов. [c.181] Не останавливаясь на процессах, протекающих при биоадсорбционной очистке сточных вод, заметим, что для этих целей используют стандартные сооружения биологической очистки стоков —аэротенки. расчет, проектирование и эксплуатация которых достаточно подробно изложены в литературе [50—54]. [c.182] Характерной особенностью адсорбционных аппаратов для очистки сточных вод порошкообразным активным углем независимо от типа перемешивающего устройства) является интенсивное перемешивание двух взаимодействующих фаз без разделения жидкости и адсорбента в самом аппарате. Отделение очищенной воды от отработанного активного угля производится на отдельных специально предназначенных сооружениях, входящих в состав адсорбционной установки, что позволяет изменять характер движения жидкости и адсорбента в пределах принятой технологической схемы установки. [c.182] Технологические схемы адсорбционных установок с использованием поршкообразных активных углей. В зависимости от состава и взаимной увязки сооружений, входящих в технологическую схему адсорбционной установки доочистки сточных вод, направление движения сорбента и очищаемой жидкости может быть прямоточным, противоточным или перекрестным. [c.182] НОСТЬ активного угля используется лишь частично, причем процент ее использования тем ниже, чем ниже допустимая остаточная концентрация загрязнения в воде. [c.183] Более экономичной в отношении необходимого количества адсорбента для очистки сточной воды до требуемой по технологическим условиям степени извлечения органических загрязнений является схема с перекрестным движением адсорбента и очищаемой жидкости (рис. УЬЗб). В таких технологических схемах вода последовательно проходит через каскад аппаратов с перемешиванием, а сорбент (в одинаковых или различных количествах) непрерывно дозируется в каждый из адсорберов. При этом на каждой ступени очистки адсорбент отрабатывается в различной степени (в соответствии с остаточной концентрацией загрязнения на выходе из аппарата) и после отделения от воды в отстойниках (гидроциклонах или сгустителях) направляется на регенерацию. Естественно, что наиболее полно адсорбционная емкость активного угля используется в результате контакта его с очищаемой жидкостью в первом по ходу движения сточной воды аппарате и в наименьшей степени отработан выводимый на регенерацию уголь после последней ступени реакторов, остаточная концентрация загрязнения в которой достигает ПДК (предельно допустимой концентрации). [c.183] Активный уголь из отстойников 3 третьей ступени в виде концентрированной пульпы подается в реакторы 1 второй ступени, где сорбент отрабатывается до более высокого уровня в соответствии с концентрацией загрязнений в сточной воде, выходящей из аппарата 1. Отделение отработанного на второй ступени очистки угля от воды производится в отстойниках 3, откуда осветленная вода поступает в реакторы 1, а задержанный уголь по пульпопроводу подается в аппараты первой ступени очистки. Таким образом, очищаемая сточная вода последовательно проходит три ступени очистки, а адсорбент движется в обратном направлении, достигая при выводе его на регенерацию высокой степени отработки, равновесной с концентрацией загрязнений на первой ступени очистки сточных вод. [c.184] При использовании ступенчато-противоточной технологической схемы очистки стоков достигается значительная экономия активного угля по сравнению с одноступенчатой схемой, однако капитальные и эксплуатационные затраты возрастают пропорционально числу ступеней очистки. Тем не менее, расчеты показывают, что в большинстве случаев в экономическом отношении предпочтительнее ступенчато-противоточные схемы, поскольку затраты на регенерацию и восполнение потерь активного угля оказывают доминирующее влияние при технико-экономическом сравнении вариантов технологических схем очистки сточных вод. [c.184] Вернуться к основной статье