ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы очистки природных и сточных вод из "Сорбционная очистка воды" Вообще, проблема масштабного перехода от лабораторных и пилотных установок к промышленным — одна из самых сложных в сорбционной очистке воды. Часто увеличение объема адсорбера приводит к снижению эффективности единицы рабочего объема аппарата вследствие изменения гидродинамической обстановки [23, с. 171], нарушения равномерности распределения потоков. Специальное изучение проблемы перехода от лабораторных установок по сорбционной очистке сточных вод через пилотные к промышленным показало, что трудно смоделировать биосорбционные процессы и учесть влияние коллоидных примесей на эффективность сорбции. Установки производительностью 2,8 280 и 38 000 мУсут, проработав 1 27 и 9 мес, при одинаковых скорости фильтрования, Тк и высоте слоя ГАУ показали средний эффект снижения ХПК 75 79 и 50%, а БПКб — 87 78 и 54%, в то время как средний расход угля составил 48 21 и 30 г/м , сорбционная емкость ГАУ достигала 1 3,5 и 1,4 г/г АУ (по ХПК), а частота промывок — 2 1 и 0,75 за сутки. Следовательно, моделирование реального процесса сорбционной очистки воды не всегда адекватно, необходимо вводить некоторый запас либо расширять предварительные исследования. [c.44] Адсорбционная очистка воды на гранулированных сорбентах ведется в аппаратах с плотным, взрыхленным, движущимся и псевдоожиженным слоем. Одно- и многослойные адсорберы с плотным слоем ГАУ работают с восходящим и нисходящим потоком воды, по параллельной и последовательной схемам. [c.44] Сорбцию загрязнений на пылевидных сорбентах ведут либо в аппаратах с перемешиванием воздухом или мешалкой, либо на намывных фильтрах. Во всех случаях сорбционная обработка воды возможна в одну или несколько последовательных ступеней при эксплуатации неограниченного числа параллельных технологических линий. [c.44] Длина зоны массопередачи определяется кинетикой адсорбции, скоростью фильтрования и условиями перемешивания. Поэтому в аппаратах с идеальным вытеснением жидкой фазы (фильтрах с плотным слоем) при прочих равных условиях мп минимальна, в аппаратах с интенсивной продольной диффузией (кипящий слой) МП максимальна. [c.45] Противоток твердой и жидкой фаз, увеличивая градиент концентраций, повышает скорость адсорбции и сокращает мп. Следовательно, общая рабочая высота загрузки сорбента Яа = = Яp-t-Lмп минимальна в адсорберах с плотным слоем АУ, движущимся навстречу потоку воды, так как именно в этих условиях и МП, и Яр минимальны. Преимущества движущегося слоя над стационарным возрастают с уменьшением скорости сорбции и увеличением Тк. [c.45] При равных скоростях фильтрования в аппаратах с движущимся плотным слоем ГАУ находится наименьшее количество сорбента. Однако конструктивная высота аппаратов в данном случае намного превышает Яа, так как включает устройство загрузки и выгрузки ГАУ. Кроме того, площадь аппаратов с движущимся слоем ограничена значением 30 м , так как увеличение их сечения приводит к неравномерности очистки воды и отработки сорбента. На больших станциях применяют адсорберы со стационарным плотным слоем ГАУ площадью до 160 м . [c.45] Аппараты с кипящим слоем ГАУ используют в случае очень хорошей кинетики сорбции, так как длина зоны массопередачи в них в 3—5 раз больше, чем в плотном слое. Для уменьшения продольной диффузии аппараты с кипящим слоем секционируются. Главным препятствием к широкому внедрению адсорберов с движущимся и кипящим слоем является дефицит, а иногда и отсутствие, необходимых в этом случае достаточно дешевых монодисперсных сорбентов с высокой механической прочностью [4, с. 18]. [c.45] Существует большое число примесей, которые, будучи однажды сорбированы углем из воды, десорбируются из него крайне медленно за время, равное фильтроциклу, десорбируется менее 5—10% сорбата. Эта особенность сорбата может быть рационально использована при пологой выходной кривой динамики сорбции. Как показано на рис. II. 7, воду обрабатывают последовательно в адсорбере AI в восходящем потоке, а в адсорбере АП — в нисходящем. После полной отработки AI и замены в нем сорбента адсорберы AI и АП включают в цикл в обратном режиме вода поступает в АП снизу, а затем в AI сверху [57]. Это позволяет снизить общий расход угля в 1,5—1,8 раза [48, с. 43]. [c.46] Широкое исследование, вопросов сорбционной очистки воды на ГАУ включает и изучение многочисленных экспериментальных конструкций адсорберов промышленного масштаба, отдельных нх элементов. В 1973 г. в США проектировалось и работало 10 экспериментальных установок производительностью от 215 до 180 000 мУсут самого различного типа с общей высотой рабочего слоя ГАУ от 3 до 10,8 м и скоростью фильтрования от 6 до 24 м/ч [2, с. 175, 253]. [c.46] При очистке чаще всего приходится сталкиваться с необходимостью обработки на ГАУ больших количеств воды, содержащей взвешенные и биологически активные вещества. Поэтому в этой отрасли техники прежде всего находят применение фильтровальные устройства и сооружения, которые не требуют больших давлений, а именно самотечные и низконапорные фильтры. Последние используют обычно для обработки лишь небольших количеств воды. Чаще других применяют адсорберы с восходящим потоком воды, так как при этом практически полностью используется объем аппарата и отпадает необходимость в увеличении высоты строительных конструкций [58, с. 14 и 29]. [c.47] Системы распределения входящей и отводимой воды по площади адсорбера в зависимости от его типа делятся на беспро-вальные (трубчатые, колпачковые, с гравийным дренажем), перекрывающие все сечение аппарата, и провальные (с центральным, рассредоточенным и пристеночным подводом воды), позволяющие пропускать сквозь них массу сорбента. Сбор очищенной воды при фильтровании снизу может производиться лотками. [c.47] Нижний гравийный дренаж является одним из самых простых, надежных и распространенных вариантов распределения подаваемой и отводимой воды. Слои гравия крупностью 40—20 20—10, 10—5 и 5—2 мм укладываются на высоту 100—200 100—150, 100—150 и 50—100 мм общая высота 0,4—0,5 м [59 с. 44]. Слои гравия размещаются на дырчатой решетке (отвер стия 5—10 мм, шаг. 10—20 мм) или на трубчатой распредели тельной системе. В этом случае горизонтальная система из дыр чатых труб устраивается так, чтобы расстояние между осями труб было 250—350 мм, между осями отверстий на них 250— 300 мм, скорость движения воды в трубах и отверстиях не превышала 2 м/с во всех случаях. Отверстия диаметром 10—12 мм располагаются в нижней части трубы в два ряда в шахматном порядке, под углом 45° к вертикальной ее оси, общая площадь отверстий должна составлять 0,20—0,35% всей площади адсорбера (меньшие величины для восходящего потока). [c.47] В последнее время в связи со строительством больших по площади адсорберов, где не всегда удается добиться равномерного распределения воды трубчатыми системами, все большее распространение получают колпачковые распределительные системы. Кроме того, высокая агрессивность обрабатываемых вод требует обязательного использования в дренажах лишь дорогих нержавеющих материалов или пластмасс, несмотря на их низкую прочность. В последнее время созданы незасоряемые щелевые колпачки из высокопрочных химически стойких пластмасс с водовоздушной промывкой (рис. II. 8). [c.47] Располагающиеся на расстоянии 150—200 мм друг от друга 3, с. 41]. Боковые ответвления снабжены сетчатыми или щелевыми колпачками, соплами или просто отверстиями диаметром 5—10 мм, затянутыми сеткой из нержавеющих материалов (с отверстиями на 20—40% меньше загрузки). Выходные или входные отверстия устраиваются через 150 мм по обе стороны труб. Зазоры в 50—100 мм, образующиеся между трубами, могут быть использованы для перемещения загрузки адсорбера, хотя трубчатая система и оказывает значительное сопротивление движению потока сорбента. Вследствие высокой истираемости сорбентов щелевые трубчатые дренажи без защитного гравийного слоя быстро засоряются. [c.48] Необходимость в новых конструкциях водораспределительных устройств в адсорберах возникла в связи с переходом к Использованию движущегося слоя сорбента для очистки воды. Независимо от степени расширения слоя адсорбента, необходимо постоянно или периодически вводить новые дозы ГАУ и отводить отработанный материал строго послойно и с минимальным механическим воздействием на него. Первые попытки организовать непрерывную выгрузку сорбента одновременно с подачей воды в противоточных адсорберах сводились к устройству дренажей на большей или меньшей части площади конического днища адсорбера (рис. И.9,г). Однако эта схема имела ряд существенных недостатков истирание угля, неравномерное распределение воды, засоряемость, трудность изготовления и ремонта. [c.49] Цилиндрические решетки обладают рядом преимуществ заводское унифицированное изготовление простота монтажа и ремонта низкая засоряемость из-за незначительного трения и истирания угля о вертикальную поверхность малое сопротивление движению угля хорошее распределение воды по сечению адсорбера. Последнее положение основано на том, что необходимое по расчету число цилиндрических решеток (3—12 шт.) располагают по кругу с диаметром, равным 0,7 диаметра адсорбера, т. е. равномерно распределяя воду по внешней и внутренней части площади. Кроме того, небольшое местное сопротивление потоку угля по кругу диаметром (3,70 стабилизирует его выгрузку. Системы распределения воды фирмы ЛоНпяоп получили самое широкое распространение в аппаратах с движущимся слоем. [c.50] Адсорберы со стационарным плотным слоем ГАУ чаще всего Применяют на крупных станциях. Особенности их работы цикличность, переменные потери напора, обязательность промывки, верхние системы загрузки и выгрузки ГАУ. Они должны быть приспособлены для работы и с восходящим, и с нисходящим потоком воды, так как направление движения воды может меняться в зависимости от места данного аппарата в последовательной схеме обработки воды. Чаще всего эксплуатируются схемы из двух последовательно работающих адсорберов (в этом случае имеются системы быстрой разгрузки и загрузки адсорберов и емкости для отработанного и регенерированного ГАУ) или пз трех последовательно соединенных аппаратов, где два — постоянно в работе, а третий часть времени находится на разгрузке пли загрузке (в этом случае отработанный ГАУ из одного адсорбера после регенерации непосредственно загружается в другой аппарат из параллельной технологической цепи). [c.51] В аппаратах со скоростью фильтрования менее 4 м/ч внешний массообмеи лимитирует сорбционный процесс, а при скоростях более 20 м/ч наблюдается чрезмерное падение напора в слое АУ. При скорости 25 м/ч потери напора в однометровом слое ГАУ крупностью 0,6—2,4 мм составляют 1,6—4,1 кПа, причем прирост потерь напора имеет криволинейный параболический характер при фильтровании в отличие от прямолинейного для скорых фильтров в водоподготовке [58, с. 19 60, с. 142]. Поэтому перед подачей воды в адсорберы с плотным стационарным слоем ее осветляют на песчаных фильтрах. Несколько меньше потери напора и, следовательно, частота промывок при использовании адсорберов со слоями ГАУ различной крупности. Например [57, с. 32], на водопроводной станции в г. Дюссельдорфе эксплуатируется двухслойный адсорбер верхний слой — 1 м ГАУ с экв == 2,5 мм, нижний — толщиной 2 м из более мелкого угля. [c.51] Отработанный сорбент из аппаратов с плотным стационарным слоем выгружают гидротранспортом при псевдоожижении загрузки обратной промывкой и расширении ее на 30—50%. Выгрузка сорбента — самая сложная операция при эксплуатации адсорберов, но ее проводят 1 раз в 20—60 сут и реже. [c.52] Проблемы засорения адсорбера и его промывки автоматически решаются при переходе к аппаратам с расширенным слоем сорбента. Расширение (увеличение высоты) слоя сорбента на 5—10% по сравнению со стационарным плотным слоем позволяет без сильного истирания сорбента и продольного перемешивания обрабатываемой воды очищать воду с повышенным содержанием грубодисперсных примесей, и стоки, вызывающие интенсивное биообрастание гранул сорбента. [c.52] Вернуться к основной статье