Адсорбционные аппараты и схемы адсорбционных установок
Чаще всего в практике водоочистки используются аппараты с не- подвижным, плотно движущимся, псевдоожиженным слоем поглоти- теля (сорбция в динамических условиях), а также аппараты, в которых обеспечивается интенсивное перемешивание воды с порошкообразным сорбентом (сорбция в статических условиях).
В качестве адсорберов применяют конструкции безнапорных от- крытых и напорных фильтров с загрузкой в виде плотного слоя грану- лированного угля высотой до 2,5-2,7 м. Различают горизонтальные и вертикальные фильтры, последние могут быть кольцевыми. Вода в та- ких аппаратах движется снизу вверх, заполняя все сечение. Диаметры сорбционных фильтров от 1,0 до 3,4 м, высота принимается конструк- тивно. Условием применимости таких аппаратов является практически полное отсутствие взвесей в очищаемой воде, не более 5 мг/л, во избе- жание забивки адсорбента. Используются они при регенеративной очистке локальных сточных вод с целью утилизации выделенных ве- ществ. В них осуществляется собственно адсорбция, десорбция (чаще всего водяным паром) и охлаждение.
В установках с движущимся слоем адсорбента снизу вверх идет очищаемая вода, сверху вниз под действием силы тяжести - адсорбент. При этом колонна делится на несколько зон: адсорбционную, ректифи- кационную, десорбционную. В адсорбционной зоне сточная вода взаи- модействует со слоем, активного угля, при этом поглощаемые компо- ненты извлекаются, а очищенная вода отводится из установки. В де- сорбционной и ректификационной зонах происходит соответственно выделение поглощенных компонентов и регенерация адсорбента.
Установки с псевдоожиженным слоем могут быть периодическо- го и непрерывного действия. В промышленности обычно применяются непрерывно действующие многокамерные адсорберы с кипящим сло- ем. Кипящий слой не заиливается взвешенными веществами, имеет меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с неподвижным слоем, а скорость массообмена выше в результате использования менее крупных частиц активного угля.
Показателем работы адсорберов с псевдоожиженным слоем явля- ется относительное расширение слоя Н/Но (Н - высота псевдоожижен- ного, Но - высота неподвижного слоя). Оптимальное значение Н/Но=1,4-1,6, что регулируется скоростью подачи воды.
Простейший однокамерный адсорбер представляет собой верти-
кальный цилиндрический аппарат, в котором жидкость движется снизу вверх, поддерживая слой адсорбента во взвешенном состоянии. Очи- щенная вода удаляется через циклонное устройство, служащее для вы- деления из жидкости захваченных ею мелких частиц адсорбента.
Схемы адсорберов непрерывного действия с кипящим слоем ад- сорбента приведены на рис.14.10.
Активированный уголь подается в адсорбера в виде 15-20 % сус- пензии с водой, в одноярусном адсорбере под решетку, в многоступен- чатом - на верхний ярус. Ступени (ярусы, секции) соединены между собой переточными коническими трубками, по которым избыток угля с вышележащего яруса перетекает на нижележащий. Оптимальное число секций - три-четыре. Отработанный уголь отводится на регене- рацию, которая осуществляется в отдельном аппарате.
На рис.14.11. приведена непрерывно действующая схема адсорб- ционной установки с аппаратами кипящего слоя.
Рис.14.10. Схемы адсорберов с псевдоожиженным слоем сорбента: а - цилиндрический одноярусный; б – трехъярусный
1 - корпус аппарата; 2 - решетка; 3 - отстойная зона; 4 - сборник отработанно- го сорбента