2. Сорбционные установки
Сорбционная доочистка биологически очищенных сточных вод активным углем применяется перед повторным их использованием для ирригационных, технологических и прочих нужд, перед узлом обессоливания или деаммонизации, а также при сбросе стоков в водоемы. В процессе адсорбционной доочистки активный уголь удаляет из воды биохимически неокисленные органические вещества, микроколичества ионов тяжелых Металлов, радиоактивных изотопов, хлорида ртути, солей серебра, хлорида золота, остаточный хлор, бактериальные и другие загрязнения.
Марку активного угля выбирают с учетом структуры пор, прочности, зольности, рН водной вытяжки, насыпной плотности и фракционного состава (табл. 31.5).
По фракционному составу угли промышленного изготовлений классифицируются на Два типа: гранулированные (размеры частиц более 1 мм) и порошковые (размеры частиц менее 0,25 мм).
При доочистке от нефтепродуктов, ПАВ, детергентов, красителей и других веществ с крупными молекулами рекомендуется Применять угли марок БАУ, ДАК, ОУ; для снижения общего содержания органических веществ используют микропористые угли марок АГ-3, АГ-5, КАД.
При перемещении угля прочностью на истирание менее 75% в адсорберах, системах транспортирования и регенерации потери за цикл составляют более 15%. Угли с зольностью более 8% не рекомендуется подвергать термической регенерации, так как при этом потери активной части составляют более 10%. Насыпная плотность, харастеризующая массу определенного объема сухого угля при нормальном его уплотнении, обусловливает порозность плотного слоя загрузки адсорбера. При насыпной плотности унас=0,35—0,5 г/см3 порозность угольной загрузки близка к 50%.
Доочистка гранулированным углем осуществляется в адсорберах с плотным неподвижным или движущимся слоем загрузки либо с псевдоожиженным (кипящим) слоем загрузки при непрерывном фильтровании воды через уголь.
Для доочистки больших объемов малоконцентрированных сточных вод применяют открытые фильтры с высоток угольной загрузки 1—2 м. Уголь укладывают на беспровальную решетку с колпачковым дренажным устройством или на слой гравия и мелкого щебня высотой 0,4—0,5 м, расположенный на обычной решетке с отверстиями 5—10 мм при шаге 10—20 мм. Для перегрузки фильтров используют гидротранспорт.
Сточные воды с ХПК более 150 мг/л до- очищаются в колонных адсорберах открытого или напорного типа диаметром не более 5 м, высотой не более 12 м. Для равномерного распределения сточной воды по сечению колонны используют различные устройства: трубчатую систему, лотки, конические вставки, щебеночный или гравийный слой высотой 0,5 м.
Для обработки малых объемов сточных вод можно применять напорные адсорберы Таганрогского завода «Красный котельщик» диаметром до 3,5 м и с высотой угольной загрузки до 2,5 м. Загрузка колонного адсорбера свежим углем производится в условиях противотока при скорости восходящего потока чистой воды 3—4 м/ч.
В зависимости от конструкции адсорбера с неподвижной загрузкой отработавший уголь выгружается или через отверстие в нижней надгравийной зоне адсорбера при скорости восходящего потока 20—25 м/ч, или через верхнюю часть колонны при скорости восходящего потока 40—45 м/ч.
При доочистке сточных вод в адсорберах с неподвижным слоем загрузки скорость потока воды v принимается 4—10м/ч, потери напора при этом составляют 40—- 60% высоты загрузки. При доочистке сточных вод с концентрацией взвешенных веществ более 10 мг/л значительно возрастают потери напора и ухудшается качество доочистки. Для обеспечения глубокой доочистки при одновременном полном использовании адсорбционной емкости угля в адсорберах с неподвижной загрузкой сточные воды пропускают последовательно через несколько групп параллельно работающих адсорберов. При полном использовании адсорбционной емкости угля в первых по ходу потока воды адсорберах их ставят на перегрузку и после заполнения чистым углем переключают в конец установки.
Рис. 31.7. Адсорбер с движущимся слоем загрузки
1 — подача сточной воды на очистку; 2 — отвод очищенной воды; 3 — подача чистого угля; 4 — сборный лоток очищенной воды; 5 — корпус адсорбера; 6 — уровень угольной загрузки в адсорбере; 7 — распределитель сточной воды; 8 — клапан выгрузки отработавшего угля; 9 — дозированная подача воды для выгрузки угля; 10 — отвод отработавшего угля
Рис. 31.8. Секционный адсорбер
1 — подача сточной воды на очистку; 2 — эрлифт для выгрузки обработавшего угля; 3 — подача воздуха; 4, 5 — устройства для загрузки в адсорбер чистого угля; 6 — отвод очищенной воды; 7 — корпус адсорбера; 8 — подача воды; 9 — беспровальные решетки (площадь живого сечения i10%); 16 — Переток угля через эжекторные трубчатые устройства; 11 — гравийный слой; 12 — опорожнение адсорбера
Рис. 31.9. Адсорбер-флокулятор
1 — тангенциальная подача воды на очистку; 2 — корцус адсорбера; 3 — периферийная камера; 4 — отвод смеси сточной воды с реагентами из центральной камеры в периферийную; 5 — отвод очищенной воды; 6 — сборный лоток очищенной воды; 7, 8 — подача коагулянтов и флокулянтов; 9 — подача угольного порошка; 10 — выпуск отработавших реагентов
Доочистка сточных вод порошковым ак¬тивным углем может производиться в адсорберах контактного типа, проточных адсорберах-флокуляторах (рис. 31.9) или адсорберах с намывным слоем порошкового угля.
При применении адсорберов-флокуляторов в камеру смещения вместе с порошковым углем для осаждения его подают коагулянты, например сернокислое железо и полиакриламид в дозе соответственно 40—60 и 0,5—1,5 мг/л. При использовании термической регенерации угля для его осаждения применяют только полиакриламид дозой 10—15 мг/л. Продолжительность перемешивания реагентов с водой в камере смешения составляет 3—5 мин. В периферийной камере обеспечивается хлопьеобразование и адсорбция при пребывании в ней сточной воды в течение 15—20 мин. Продолжительность пребывания сточной воды в отстойной камере, расположенной между центральной и периферийной, составляет 2 ч.
В адсорберах с намывным слоем, выполненных в виде тканевых фильтров с предварительно намытым на подложку из перлита актирным угольным дорошком в количестве 2,5—10 кг/м2, скорость фильтрации принимается 2—4 м/ч.
Расход угля в многоступенчатых установках определяется последовательно для кардоступени с учетом уменьшения коэффициента распределения по мере очистки. Коэффициент распределения определяется экспериментально как отношение а к равновесной ей величине С.
При количестве отработавшего угля 0,5 т/сут восстановление его адсорбционной емкости производят обычно в установках термической регенерации. Они состоят из узла обезвоживания, узла сушки отработавшего угля, печи для регенерации, охладителя регенерированного угля и камеры дожига надтопочных газов.
Отработавший влажный уголь гидротранспортом (при диаметре пульпопровода не менее 50 мм, скорости движения пульпы 0,8—1 м/с при Т : Ж—1: 6-1-1 : 8) подается на ленточный вакуум-фильтр для обезвоживания. Производительность фильтра 60—150 кг/(м2-ч) угля. Обезвоженный уголь подается в барабанную сушилку для сушки при температуре 150—200° С и затем в барабанную печь, работающую в режиме противотока. Продолжительность термообработки равна 20—30 мин при максимальной температуре в печи 800—950° С Расход природного газа составляет не более 1500 м3/г, расход водяного пара, подаваемого в печь, — 0,3—0,7 т на 1 т обрабатываемого угля. Регенерированный уголь разгружается в герметическую емкость, где охлаждается в течение 10—20 мин до температуры 50—70° С и замачивается. Отработавшие газы имеют температуру 300—500° С, содержат угольную пыль и количестве до 2% регенерируемого угля. Они очищаются от пыли и дожигаются при температуре 700—800° С. Расход свежего угля для компенсации потерь на истирание и сгорание за один фильтроцикл составляет 7—10% количества угля, поступающего на регенерацию.