Основы расчета абсорберов

Диаметр аппарата D выбирают исходя из уравнения расхода, согласно которому

где V_г - расход газа через аппарат, м³/с; w_o - скорость, отнесенная к полному сечению аппарата, м/с.

Скорость газа в абсорбере лимитируется ростом каплеуноса и гидрав­лического сопротивления. В полых аппаратах без каплеуловителей скорость обычно не превышает 1-1,5 м/с, в насадочных абсорберах и полых абсорбе­рах с каплеуловителями 5-5,5 м/с.

Необходимый объем абсорбера или поверхность насадки определяют из уравнения массопередачи. Для полых распыливающих аппаратов уравне­ние массопередачи применяют в следующем виде:

где М - масса поглощенного компонента, кг/с; V_а - рабочий объем абсорбера, м³;

β_v - объемный коэффициент массопередачи, кг/(м³-Па-ч); Δу_ср - средняя движущая сила процесса абсорбции, Па.

Для насадочных аппаратов необходимую поверхность насадки определяют по уравнению

F_н = М/β Δу_ср.

Необходимый объем насадки рассчитывают по величине удельной по­верхности насадки f₀ (табл. 1.7):

V_н = F_н/f₀.

Рабочую высоту абсорберов Н определяют на основании принятого диаметра и необходимого рабочего объема абсорбера или насадки:

Н = 4V_a/πD²

Для полого абсорбера величина Н представляет собой высоту располо­жения нижнего пояса форсунок, для насадочного абсорбера – толщину слоя насадки.

Гидравлическое сопротивление полых абсорберов невелико и в зави­симости от плотности орошения составляет 0,2-0,4 кПа. В насадочных абсор­берах основным является гидравлическое сопротивление насадки, которое может быть подсчитано по формуле

Δр = ξ w²ρ_гН/2,

где Н - толщина слоя насадки, м; ξ, - коэффициент сопротивления

При биохимической очистке сточных вод деградация органических примесей происходит в результате жизнедеятельности микроорганизмов (бактерий и простейших). Метод основан на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов.

Очистку сточных вод биохимическими методами осуществляют в следующих видах сооружений:

• аэротенках, где процесс протекает в результате взаимодействия воды с микроорганизмами активного ила, находящегося в сооружении во взвешенном или иммобилизованном состоянии,

• биофильтрах, где происходит взаимодействие органических загрязняющих веществ сточных вод с биопленкой, формирующейся на загрузке аппарата,

• биологических прудах, в которых воспроизводятся процессы самоочищения водоемов.

Аэротенки

По нагрузке на активный ил все аэротенки делятся на 3 типа:

• высоконагружаемые, в которых нагрузка составляет свыше 500 мг/(г*сут).

• классической (обычной) аэрации, в которых нагрузки составляют свыше 150 мг/(г*сут).

• продленной аэрации (полного окисления}. Нагрузка на активный ил составляет 65-150мг/(г*сут).

Технологические характеристики работы аэрационных сооружений

1. Доза активного ила a_i— количество активного ила в единице объема иловой смеси, г/л. Доза активного ила зависит от нагрузки на ил и составляет в среднем 2-5 г/л.

2. Нагрузка на активный ил qi — это количество загрязнений, поданных в аэротенк в пересчете на единицу активного ила за час:

(1)

где L_en -БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л; s - зольность активного ила, t_at - длительность аэрации, ч.

3. Удельная скорость окисления загрязнений ρ — величина снятой БПК_полн (т.е. разница между поступающей в аэротенк и выходящей из него БПК_полн сточной воды), отнесенная к массе ила и длительности аэрации:

(2)

где L_ex - БПК_полн сточной воды на выходе из аэротенка, мг/л. При полной биологической очистке значение L_ex составляет 15-20 мг/л.

Нагрузка на ил и удельная скорость окисления связаны между собой. При высоких нагрузках на активный ил он может с ней не справиться и требуемое качество очистки не будет обеспечено. Если, наоборот, нагрузка на ил мала, то ил будет испытывать недостаток питания, и поэтому может произойти самоокисление активного ила и падение рабочей дозы ила в аэротенке.

Различают аэротенки с высокими нагрузками — свыше 500 мг БПК_полн/(г*сут), средними нагрузками в пределах 150-500 мг БПК_полн/(г*сут) и низко нагруженные — в пределах 65-150 мг БПК_полн/(г*сут). При нагрузках менее 65 мг БПК_полн/(г*сут) имеет место т.н. «продленная аэрация».

4. Иловый индекс J_i — объем, который занимает 1 г сухого вещества активного ила после 30-минутного отстаивания иловой смеси, см³/г. Этот показатель характеризует седиментационную способность активного ила. Хорошо оседающий активный ил имеет индекс от 60-90 до 120-150 см³/г. Перегрузка или недогрузка активного ила приводит к резкому увеличению илового индекса («вспухший ил»).

5. Возраст активного tа — продолжительность его пребывания в аэрационной системе, сут.