ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппаратурное оформление адсорбционной очистки сточных Адсорбционные аппараты с плотным слоем активного угля из "Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении" Псевдоожиженный слой периодического действия. Анализ закономерностей динамики адсорбции растворенных веществ в аппаратах с псевдоожиженным слоем периодического действия проведен в [64, 65] на основе экспериментального изучения процесса поглощения веществ активными углями. В [65] отношение длины слоя Ь-в к диаметру аппарата О взято примерно таким, какое принято в промышленных условиях. [c.137] Особенности адсорбции растворенных веществ в аппаратах периодического действия с псевдоожиженным слоем связаны с соотношением времени полного перемешивания частиц и времени насыщения адсорбента при различных степенях расширения слоя. На рис. У-9 представлены зависимости времени защитного действия слоя fпp от его длины в при адсорбции л-нитроанилина из водных растворов углем КАД. Из рисунка видно, что характер этих зависимостей различный. При относительно низких скоростях потока, когда степень расширения слоя находится в пределах от 1,25 до 1,9, вполне четко наблюдается потеря времени защитного действия слоя (рис. У-9, а). При скоростях потока, обеспечивающих расширение слоя более двукратного, время защитного действия псевдоожиженного слоя периодического действия, начиная с некоторой длины слоя, изменяется прямо пропорционально длине слоя (рис. У-9,б), причем потеря времени защитного действия практически равна-нулю. [c.137] При изучении динамики адсорбции в таких аппаратах, когда ожижающим агентом служила паро-газовая смесь, установлено [66], что время защитного, действия псевдоожиженного слоя периодического действия практически равно нулю. Коэффициент перемешивания частиц в псевдоожнженном слое, создаваемом газовым потоком, сильно отличается от соответствующего коэффициента в системе жидкость — твердое тело [41]. Хорошее перемешивание твердой фазы в этом случае приводит к тому, что частицы находятся примерно одинаковое время в любом участке реактора. Если стадией, определяющей процесс, является внешний перенос массы, то массообмен в такой системе заканчивается на небольшой высоте (примерно 5— 10 диаметров зерна) от газораспределительной решетки. При адсорбции газов и паров характерны резкий экспоненциальный профиль распределения концентрации вещества по высоте слоя и постоянство величины адсорбции во всех точках слоя. Следствием этого и являются пренебрежимо малая потеря времени защитного действия слоя и линейная зависимость величины 1пр от в в системе газ — твердое тело. [c.138] Сопоставление выходных кривых для неподвижного и псевдоожиженного слоев при одинаковом зернении сорбента и равных массах загруженного в колонку угля, скоростях потока и начальных концентрациях вещества, проведенное на рис. У-И показывает, что время работы неподвижного слоя до проскока адсорбируемого вещества в фильтрат всегда больше, чем время работы псевдоожиженного слоя периодического действия. [c.140] Приближенный расчет многосекционного аппарата непрерывного действия с псевдоожиженным слоем можно выполнять по уравнениям материального баланса, полученным в [71]. [c.140] Формулы (У-43) при заданных изотерме адсорбции и скорости лодачи раствора позволяют определить скорость подачи адсорбента (следовательно, н расход адсорбента) при одинаковом значении выходной концентрации, но при различном числе ступеней. [c.141] При проведении адсорбционной очистки сточных вод активными углями выбор варианта определяется оптимальными условиями применения адсорбента н зависит от метода его регенерации, требуемой производительности установки, потерь активного угля в цикле адсорбция — регенерация, дисперсности твердой фазы, наличия взвешенных веществ в очищаемой сточной воде и т. д. Экономичность конструкции зависит от энергозатрат, расхода активного угля и его износа в аппарате, объема вспомогательного оборудования, сложности и тру-доемкостл обслуживания. [c.141] В этой главе рассмотрены конструкции адсорбционных аппаратов, получившие широкое распространение в отечественной и зарубежной практике при извлечении органических загрязнений активными углями, а также новые оригинальные разработки адсорберов, выполненные в последние годы у нас в стране и за рубежом. Из различных конструктивных решений сорбционных установок, используемых в промышленности, можно выделить три типа массообменных аппаратов, принципиально различающиеся по условиям контакта адсорбента и очищаемой жидкости с плотным слоем, псевдоожиженным слоем и принудительным перемешиванием (механическим или пневматическим). Другие типы адсорбционных аппаратов по условиям массообмена между жидкостью и адсорбентом можно рассматривать в большинстве случаев как модификации указанных трех. Основываясь на такой классификации адсорберов, остановимся на приемах аппаратурного оформления адсорбционных процессов очистки сточных вод. [c.141] Аппараты с неподвижным слоем адсорбента. Принцип действия таких аппаратов заключается в фильтровании жидкости через неподвижный слой адсорбента до проскока в фильтрат извлекаемых веществ в количестве, превышающем заданный по технологическим условиям предел, например до появлеппя в фильтрате концентрации вещества, превышающей его предельно-допустимую концентрацию (ПДК) в водоеме, либо допустимый уровень содержания органических веществ в технической воде в случае возврата очищенных стоков на предприятие. Они выполняются закрытыми (напорными) в виде стальных цилиндрических колонн (рис. У1-1), рассчитанных на работу под давлением, или открытыми (безнапорными) в виде резервуаров, прямоугольного или круглого сечения (рис. У1-2). Каждый адсорбер оборудуется необходимым числом задвижек и вентилей для управления работой аппарата, отбора проб воды и выпуска воздуха или газов, попадающих в адсорбер вместе с очищаемой водой. [c.142] Направление движения жидкости в адсорберах с неподвижным слоем может быть как сверху вниз, так и снизу вверх. При фильтровании воды сверху вниз верхний слой активного угля наряду с поглощением растворенных органических загрязнений задерживает высокодисперсные взвеси, если предварительно они не были удалены из сточной воды. Накопление осадка в слое загрузки является крайне нежелательным явлением, так как вследствие этого уменьшается свободный объем межзернового пространства слоя угля и увеличивается гидравлическое сопротивление загрузки. [c.143] Успешная работа аппарата с неподвижным слоем активного угля во многом зависит от равномерности распределения п сбора очищенной воды по площади адсорбера. Эта задача возлагается на распределительные (дренажные) системы. В простейшем случае распределительное устройство представляет собой решетку, загруженную слоем щебня или гравия, препятствующим провалу зерен активного угля через отверстия решетки. Малое сопротивление такой распределительной системы, однако, не обеспечивает равномерности распределения воды по сечению аппарата, что особенно ощутимо при больших размерах адсорбера. Поэтому рекомендуется применять распределительные системы большого сопротивления. На рис. У1-2 показана схема такой распределительной системы из стальных труб с отверстиями (при наличии поддерживающих гравийных слоев). Подобные распределительные системы одинаково успешно-эксплуатируготся в аппаратах с нижней и верхней подачей очищаемой сточной воды. Дренажные системы без поддерживающих слоев в виде щелевых колпачков или труб с фрезерованными щелями размером 0,2—0,5 мм (рис. УМ) допускается применять лишь при подаче сточной воды в аппарат сверху вниз во избежание засорения щелей высокодисперсньши взвесями. [c.144] В промышленных установках для извлечения органических загрязнений из воды обычно применяют вертикальные адсорберы, изготовляемые по индивидуальным проектам или выпускаемые серийно [3]. Использовать в установках для очистки воды горизонтальные или кольцевые адсорберы, применяемые для адсорбции газов и паров [4, 5], как правило, нецелесообразно, так как при адсорбции из растворов необходима значительная, высота слоя активного угля. [c.144] Как было показано в главе V, в момент проскока растворенного вещества в фильтрат часть слоя активного угля (на участке зоны массообмена) не может быть насыщена до равновесия с концентрацией загрязнений в воде, поступающей на очистку. Для повышения степени использования адсорбента в большинстве случаев включают 2—4 аппарата последовательно таким образом, чтобы после проскока загрязнения в фильтрат за последней колонной блока лишь первая по движению воды колонна, в которой весь адсорбент практически насыщен до равновесия, отключалась на регенерацию. [c.144] На рис. 1-4 показана схема работы двух последовательно соединенных колонн. Сточная вода подается по трубопроводу 1 и поступает в ту или иную колонну в зависимости от положения клапанов. Верхние выходные патрубки 4 соединены с входными патрубками 5. На рис. У1-4, а приведена схема соединения, когда сточная вода подается сначала в адсорбер 3, а затем в адсорбер 6. Обратное движение потока очищаемой жидкости показано на рис. У1-4, б. [c.146] Простота и надежность работы адсорбционных аппаратов с неподвижным слоем обусловили их широкое применение в технологии очистки сточных вод. В СССР они, как правило, применяются на установках малой мощности для локальной очистки стоков с последующей утилизацией извлекаемых из воды ценных продуктов [7—9]. За рубежом (преимущественно, в США) аппараты с неподвижным слоем активного угля используются на установках большой производительности для очистки общезаводских промышленных сточных вод, а также для доочистки биологически очищенных стоков. [c.146] Аппараты с движущимся слоем адсорбента. Существенно уменьшить объем требуемого количества активного угля позволяют аппараты непрерывного действия с плотным движущимся слоем адсорбента. Принцип действия аппаратов этого типа заключается в том, что (Очищаемая жидкость движется снизу вверх, а плотный слой адсорбента перемещается навстречу ек со скоростью, обеспечивающей неизменное по высоте колонны распределение адсорбированного вещества. При этом количество поступающего в аппарат свежего и отрегенерированногО активного угля должно быть сбалансировано с массой отводимого на регенерацию адсорбента. [c.147] Аппарат представляет собой колонну 1, заполненную целиком плотным слоем адсорбента, с верхней и нижней конусными частями, снабженными распределительными решетками 2 и 9. Очищаемая жидкость поступает в адсорбер снизу через входной патрубок 5 и, пройдя через слой активного угля, выходит сверху по трубопроводу 10. Свежий адсорбент поступает в аппарат сверху через входной патрубок 8, а отработанная часть активного угля отводится на регенерацию по патрубку 3. Входные п выходные патрубки для потока жидкости и адсорбента снабжены соответственно регулирующими клапанами 6, 11, 7 и 4. Для вывода части слоя активного угля, насыщенной адсорбируемым веществом, закрываются входной 6 и выходной 11 клапаны, прерывая движение обрабатываемого потока, и открывается клапан 4. Одновременно открывается клапан 7, через который в аппарат поступает свежий адсорбент. Регулируя частоту и продолжительность переключения клапанов, можно управлять процессом, добиваясь требуемой по технологическим условиям степени очистки сточных вод. [c.148] В отличие от аппаратов рассмотренных конструкций, в которых скорость движения восходящего потока жидкости может варьироваться в широких пределах, для очистки сточных вод применяют и адсорберы с ограниченной скоростью потока, которая должна быть меньше скорости стесненного осаждения частиц сорбента. В таких аппаратах используют активные угли с относительно крупными зернами (2—5 мм), поскольку использование адсорбента более мелкого зернения приводит к соответствующему снижению производительности аппарата. [c.149] Следует отметить, что работоспособность аппарата с движущимся плотным слоем в значительной мере зависит от эффективности работы разгрузочного устройства, выводящего отработанный адсорбент из аппарата. Поскольку структура слоя зернистого материала претерпевает значительное изменение при гравитационном перемещении угля в зону выгрузки, выгрузка отработанного адсорбента из одной точки допустима лишь в аппаратах относительно небольшого диаметра. [c.150] Вернуться к основной статье