Сооружения сорбционной очистки
Сорбция в динамических условиях
Сорбционные фильтры
Классификация сорбционных фильтров
•с неподвижным слоем сорбента (насыпные и намывные);
•с подвижным слоем сорбента (с псевдоожиженным слоем сорбента).
Фильтры относятся к аппаратам периодического действия. Применяются при малых расходах сточных вод.
Фильтры с неподвижным слоем сорбента выполняются напорными или безнапорными, с нисходящим или восходящим потоком воды, одно- или двухнаправленными. Их применяют при концентрации взвешенных веществ не более 8 мг/л.
Фильтры с псевдоожиженным слоем сорбента могут быть напорными или безнапорными, с восходящим потоком воды, однонаправленными. Их применяют при концентрациях взвешенных веществ более 8 мг/л(не более 1 г/л при гидравлической крупности частиц не более 0,3 мм/с), а также когда равновесие устанавливается медленно.
Фильтры являются наиболее простыми сооружениями. Они представляет собой колонны с неподвижным или подвижным слоем сорбента, через который фильтруется сточная вода. Скорость фильтрования зависит от концентрации загрязняющих веществ в воде и составляет 1 12 м/ч, крупность зерен сорбента – 0,8 5,0 мм. Для насыпных фильтров наиболее рациональное направление фильтрования – снизу вверх. Это связано с тем, что в данном случае происходит равномерное заполнение всего сечения фильтра и относительно легко вытесняется воздух или другие газы, попадающие в слой сорбента вместе со сточной водой.
В аппарате слой зерен сорбента укладывают на решетку. Обычно используют решетки с отверстиями диаметром 5 10 мм и шагом 10 20 мм. На них укладывают поддерживающий слой мелкого щебня и крупного гравия высотой 400 500 мм, предохраняющий зерна сорбента от проваливания в подрешеточное пространство и обеспечивающий равномерное распределение потока жидкости по всему сечению. Сверху слой сорбента для предотвращения выноса закрывают сначала слоем гравия, затем слоем щебня и покрывают решеткой.
Обычно сорбционная установка представляет собой несколько параллельно работающих секций, состоящих из 3 5 последовательно расположенных фильтров. При достижении предельного насыщения головной фильтр отключается на регенерацию, а обрабатываемая вода подаётся на следующий фильтр. После регенерации головной фильтр включается в схему очистки уже в качестве последней ступени.
Основы расчета
Продолжительность защитного действия
tз.д. kз.д. Н
kз.д - коэффициент защитного действия, определяемый
экспериментально; Н – высота слоя сорбента, м; - потеря времени защитного действия.
Коэффициент защитного действия
kз.д. аравн
VСн
аравн – предельная насыщенность сорбента, устанавливаемая по изотерме сорбции, кг/кг; V – скорость фильтрования, м/ч; Сн
– начальная концентрация сорбируемого вещества в сточной воде, кг/м3.
Потеря времени защитного действия
– пористость сорбента (доли единицы); - время, в течение которого концентрация вещества в фильтрате изменяется от концентрации сорбата при допустимом проскоке Сд.п. до Сн
Количество вещества, задерживаемого
фильтром
V ' H h F ад
h – эмпирическая константа; F – площадь фильтра, м2; ад – динамическая активность сорбента, кг/м3.
Площадь фильтра
F VQ
Q – среднечасовой расход сточных вод, м3/ч.
Число последовательно работающих фильтров определяется из условия
N Hобщ Н
Нобщ – общая высота сорбционного слоя, м
Нобщ Сн Ск Qt |
1 |
1 |
|
H p |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
Ka |
|
a |
|
|
|||
|
|
max |
|
|
min |
|
|
Сн и Ск - концентрации сорбируемого вещества в сточной воде до и после очистки, г/м3; t - период работы адсорбера, ч; - насыпная плотность сорбента, г/м3;
К=0,6 0,8 - коэффициент сорбции; аmax и аmin - максимальная и минимальная ёмкости сорбента (определяются экспериментально), г/м3; Нр - высота резервного слоя сорбента, г/м3.