48581

Сорбционные и ионообменные установки для очистки сточных вод. Конструкции фильтров и электрофильтров для очистки газов от пыли

Доклад

Производство и промышленные технологии

Сорбционный вертикальный насыпной фильтр: 1 корпус; 2 неподвижный слой активного угля; 3 отбойник; 4 трубопровод подачи очищаемой сточной воды; 5 труба сброса воздуха; 6 люк Фильтры с неподвижным слоем сорбента применяют при регенеративной очистке сточных вод с целью утилизации выделенных относительно чистых продуктов. Зернистые фильтры используют в газоочистке при высокой температуре среды. Различают насыпные зернистые фильтры в которых элементы фильтрующего слоя не связаны жестко друг с другом и жесткие зернистые фильтры в...

Русский

2013-12-17

834 KB

34 чел.

Сорбционные и ионообменные установки для очистки сточных вод

Сорбция используется для глубокой очистки вод замкнутого водопотребления и доочистки сточных вод от органических веществ, в том числе и от биологически жестких. Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ.

Адсорбция растворенных веществ — результат перехода молекулы растворенного вещества из раствора на поверхность твердого сорбента под действием силового поля поверхности.

Для адсорбции из жидких сред применяют порошкообразные и гранулированные активные угли. Активность сорбента характеризуется количеством поглощаемого вещества на единицу объема или массы сорбента (кг/м3, кг/кг).

В практике очистки сточных вод используются адсорберы с неподвижным и плотно движущимся слоем поглотителя (сорбция в динамических условиях), аппараты с псевдоожиженным слоем адсорбента, а также аппараты, в которых обеспечивается интенсивное перемешивание обрабатываемой воды с порошкообразным или пылевидным сорбентом (сорбция в статических условиях).

Наиболее простым сорбционным сооружением является насыпной фильтр, представляющий собой колонну с неподвижным слоем сорбента, через который фильтруется сточная вода. Скорость фильтрования зависит от концентрации растворенных в сточных водах веществ и составляет 1…6 м/ч; крупность зёрен сорбента — 1,5…5 мм.

Сорбционный вертикальный насыпной фильтр:

1 — корпус; 2 — неподвижный слой активного угля; 3 — отбойник; 4 — трубопровод подачи очищаемой сточной воды; 5 — труба сброса воздуха; 6 — люк

Фильтры с неподвижным слоем сорбента применяют при регенеративной очистке сточных вод с целью утилизации выделенных относительно чистых продуктов. Процесс десорбции осуществляется с помощью химических растворителей или пара.

Количество вещества M, задерживаемого насыпным фильтром, кг:

,

где  — площадь фильтра, м2; h — эмпирическая константа; ад — динамическая активность сорбента, кг/м3.

При расчете насыпных фильтров время защитного их действия τз.д определяют по формуле

τз.д = kз.д Hτ,

где kз.д — коэффициент защитного действия; Н — высота слоя сорбента, м; τ — потеря времени защитного действия.

Аппараты с псевдоожиженным слоем применяют при использовании мелкозернистого (0,25…0,3 мм) и пылевого (40 мкм) сорбента для сорбции из трудно фильтруемых сточных вод.

которой изготовлены рукава аппарата, а также от того, в какой мере эти свойства соответствуют свойствам очищаемой среды и взвешенных в ней частиц. Регенерация фильтровальной ткани рукавов производится путем механического встряхивания или аэродинамического воздействия на фильтровальную ткань с целью разрушения и удаления слоя осевшей пыли. В ряде рукавных фильтров регенерация фильтровальной ткани осуществляется путем обратной струйной и импульсной продувки рукавов.

Зернистые фильтры используют в газоочистке при высокой температуре среды. Фильтрующий слой в зернистых фильтрах образован зернами сферической или другой формы. Различают насыпные зернистые фильтры, в которых элементы фильтрующего слоя не связаны жестко друг с другом, и жесткие зернистые фильтры, в которых эти элементы прочно связаны между собой путем спекания, прессования, склеивания и образуют прочную неподвижную систему. В насадке насыпных фильтров используют песок, гравий, шлак, дробленые горные породы, кокс, крошку резины, пластмасс, графита и другие материалы.

В зернистом гравийном фильтре для улавливания пылей с наличием абразивных частиц и агрессивных газов эффективность очистки достигает 99,8 %.

Электрофильтр - аппарат, в котором очистка газов от твердых и жидких частиц происходит под действием электрических сил. Частицам сообщается электрический заряд, и они под действием электрического поля осаждаются из газового потока. По мере накопления частиц на электродах их стряхивают или смывают.

Электрофильтр относится к наиболее эффективным пылеулавливающим аппаратам. Эффективность очистки достигает 99,9 % в широких пределах концентраций до 200 г/м3 и дисперсности частиц до долей мкм при температуре до 500 оС. Основными элементами электрофильтра являются коронирующий и осадительный электроды. Коронирующий электрод обычно имеет отрицательную полярность, осадительный электрод заземлен.

В зависимости от формы осадительных электродов известны электрофильтры трубчатые и пластинчатые. Трубчатые электрофильтры состоят из большого числа элементов, имеющих круглое или сотообразное сечение. По оси трубчатого элемента расположен коронирующий электрод. В пластинчатом электрофильтре имеется большое количество параллельных пластин. Между ними находятся натянутые коронирующие электроды. В зависимости от числа активных зон, где размещены электроды, известны электрофильтры однозонные и двухзонные. В однозонных электрофильтрах коронирующие и осадительные электроды в пространстве конструктивно не разделены. Двухзонные электрофильтры выполнены с раздельными зонами для ионизации и осаждения взвешенных частиц.

В зависимости от направления движения газа электрофильтры подразделяют на горизонтальные и вертикальные.

Электрофильтры подразделяются на сухие и мокрые. К мокрым относят аппараты, улавливающие жидкие или увлажненные твердые частицы, а также электрофильтры, электроды которых очищаются самотеком (конденсатом уловленного жидкого аэрозоля) или посредством смывки осевших частиц жидкостью. К сухим относят электрофильтры, улавливающие сухие твердые частицы, которые удаляют с электродов посредством встряхив.

Конструкции фильтров и электрофильтров для очистки газов от пыли

В фильтрах-пылеуловителях очистка газа от пыли происходит при прохождении запыленного потока через слой пористого материала. В качестве фильтрующего слоя используют различные волокна, ткани, кокс, гравий и др.Фильтрация диспергационных и конденсационных аэрозолей в пористой среде обеспечивает высокую степень осаждения взвешенных частиц с любыми размерами, вплоть до близких к молекулярным. Дисперсная примесь улавливается при огибании потоком аэрозоля препятствий, образованных на его пути структурными элементами пористого слоя.

По типу структурных элементов пористого слоя различают волокнистые, тканевые и зернистые фильтры.

В волокнистых фильтрах фильтрующий слой образован относительно равномерно распределенными тонкими волокнами фильтрующих материалов. Эти фильтры предназначены для улавливания частиц мелкодисперсной и особо мелкодисперсной пыли при ее концентрации в очищаемом воздухе (газе) в пределах 0,5…5 мг/м3. Волокнистые фильтры широко используются и в качестве туманоуловителей.

Волокнистые фильтры могут быть подразделены на тонковолокнистые, глубокие и грубоволокнистые фильтры.

Тонковолокнистые фильтры имеют диаметры волокон менее 5 мкм и используются для улавливания высокодисперсной пыли и других аэрозольных частиц размером 0,05… 0,1 мкм с эффективностью по субмикронным частицам не менее 99 %. В качестве фильтровального материала используется ФП (фильтр Петрянова). Фильтры с материалом ФП часто используются для улавливания опасных (высокотоксичных, радиоактивных, бактериологически зараженных и др.) аэрозолей с последующим уничтожением или захоронением.

Для тонкой очистки газовых выбросов, когда температура очищаемой среды выше 60 оС и в ней находятся вещества, разрушающие материалы ФП, применяют фильтры, снаряженные стекловолокном.

Глубокие фильтры  - это фильтры долговременного пользования. Первый слой фильтра на пути движения очищаемой среды состоит из грубых волокон, последний слой - из тонких. Фильтр периодически стерилизуют острым паром, затем просушивают сухим воздухом. Они рассчитаны на срок службы 10…20 лет.

В технике пылеочистки широко распространены тканевые фильтры. Рукавные тканевые фильтры применяются для очистки больших объемов воздуха (газов) со значительной концентрацией пыли. Фильтрующими элементами в этих аппаратах являются рукава из специальной фильтровальной ткани.

Рукавный фильтр

Рукавные фильтры обеспечивают тонкую очистку воздуха от пылевых частиц, имеющих размер менее 1 мкм. Наряду с циклонами рукавные фильтры являются одним из основных видов пылеулавливающего оборудования. В эксплуатации находятся многие конструкции рукавных фильтров, отличающиеся формой корпуса, диаметром и длиной рукавов, видом применяемой фильтровальной ткани, способом регенерации и др.

В тканевых фильтрах применяются тканые или валяные материалы, выполняющие роль подложки для фильтрующей среды, которой является первичный слой уловленной пыли. Ткани для фильтров изготавливают из натуральных, или синтетических волокон диаметром 10...30 мкм. Эффективность очистки воздуха (газов) в рукавных пылеуловителях в основном зависит от свойств фильтровальной ткани, из

Адсорбер с псевдоожиженным слоем:

1 — подача сточной воды; 2 — подвод сорбента; 3 — вывод очищенной воды; 4 — вывод угольной суспензии; 5 — сборник отработанного сорбента; 6 — решетка; 7 — корпус;

8 — отстойная зона

Сорбционная установка представляет собой несколько параллельно работающих секций, состоящих из нескольких последовательно расположенных фильтров для возможности регенерации при достижении предельного насыщения загрузки в головном фильтре. После регенерации головной фильтр включается в схему очистки уже в качестве последней ступени.

Схема сорбционной установки:

1 – трубопровод сточной воды; 2 - адсорбер; 3 – мешалка-импеллер; 4 – трубопровод адсорбента; 5 - отстойник; 6 – трубопровод очищенной воды; 7 – трубопровод отстоенного адсорбента; 8 - трубопровод удаления адсорбента

Ионообменная сорбция — процесс обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы — ионита. По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на катиониты и аниониты, проявляющие соответственно кислотные и основные свойства.

Важнейшим свойством ионитов является их поглотительная способность, так называемая обменная емкость. Полная емкость ионита — количество находящихся в сточной воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м3 ионита до полного насыщения. Рабочая емкость ионита — количество находящихся в воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м3 ионита до начала проскока в фильтрат поглощаемых ионов.

Процессы ионообменной очистки сточных вод осуществляются в аппаратах периодического (сорбционных фильтрах) или непрерывного действия с пседоожиженным слоем.

Общее количество ионов, которое должно быть задержано в ионообменной установке за 1 ч, зависит от их начальной Сн и конечной Сн концентраций, кг-экв/м3, и равно Q(Сн - Ск). Для поглощения этого количества ионов необходимо определенное количество ионита с динамической емкостью Ед, кг-экв/т:

,

где Ми — требуемое количество ионита, т.

Объем загрузки ионообменных аппаратов, м3,

,

где ρн — насыпная плотность ионита, т/м3.

Поскольку суммарная площадь ионообменного аппарата  определяется оптимальной скоростью фильтрования vопт, м3/(м2·ч), то высота слоя ионита , м, составит

.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8120. Логическое следование. Логический вывод. Метод резолюций в логике предикатов первого порядка 73.5 KB
  Логическое следование. Логический вывод. Метод резолюций в логике предикатов первого порядка. Логика первого порядка, являясь формализованным аналогом обычной логики, дает возможность строго рассуждать об истинности и ложности утверждений и об их вз...
8121. Продукционные системы. Управление выводом в продукционных системах 66.5 KB
  Продукционные системы. Управление выводом в продукционных системах. (Конспект) Основные определения В самом общем виде продукционная система задается с помощью совокупности правил следующего вида: Если S1, то R1, Если Sn, то Rm, где...
8122. Фреймы, как модель представления знаний. Управление выводом во фреймовых системах 92 KB
  Фреймы, как модель представления знаний. Управление выводом во фреймовых системах. (Конспект) Фрейм (от англ. Frame - рамка, несущая конструкция) - структура для описания стереотипной ситуации, содержащая множество характеристик ситуации...
8123. Семантические сети. Вывод на семантических сетях 89.5 KB
  Семантические сети. Вывод на семантических сетях. (Конспект) Формально, семантическая сеть (СС) представляет собой помеченный ориентированный граф. Вершины СС соответствуют сущностям предметной области - объектам, событиям, свойствам, процессам...
8124. Поиск в пространстве состояний. Формальная постановка задачи. Обобщенный алгоритм поиска. Критерии оценки стратегий 116.01 KB
  Поиск в пространстве состояний.Формальная постановка задачи. Обобщенный алгоритм поиска. Критерии оценки стратегий. Многие задачи,в частности игры и головоломки,могут быть представлены как задачи поиска в пространств...
8125. Методы неинформированного поиска. Поиск в ширину, в глубину, однородной стоимости, ограниченный по глубине поиск 142.53 KB
  Методы не информированного поиска. Поиск в ширину,в глубину, однородной стоимости, ограниченный по глубине поиск. Основная проблема в области поиска - нахождение хорошей стратегии поиска для заданной задачи. Страт...
8126. Методы неинформированного поиска. Поиск с итеративным углублением, двунаправленный поиск. Поиск c удовлетворением ограничений. Cложность методов поиска 241.79 KB
  Методы не информированного поиска. Поиск с итеративным углублением, двунаправленный поиск. Поискc удовлетворением ограничений. Cложность методов поиска. Итеративно углубляющийся поиск. В ограниченном по глубине пои...
8127. Методы информированного поиска. Поиск сначала лучший. A*-поиск. 316.08 KB
  Методы информированного поиска. Поиск сначала лучший. A*-поиск. Методы не информированного (слепого) поиска в большинстве случаев неэффективны. Эффективность поиска может быть повышена за счет использования дополнительны...
8128. Альфа-бета отсечение 392 KB
  Альфа-бета отсечение (конспект) При минимаксном поиске количество состояний игры, которые должны быть исследованы в процессе поиска, экспоненциально зависит от количества ходов. Эту зависимость, к сожалению, невозможно устранить, но существует возмо...