Очистка сточных вод методом адсорбции

Очистка сточных вод адсорбцией используется для удаления растворенных примесей — фенолов, гербицидов, ароматических веществ, красителей. Метод основан на распределении примеси между водой и адсорбентом. Так, при очистке сточных вод от фенолов адсорбцией активными углями при содержании фенолов в воде менее 0,5 г/л равновесие описывается зависимостью:

где а — количество фенолов, адсорбированных активным углем, % от массы угля; с — равновесное содержание фенолов в воде, г/л.

Равновесная зависимость находится обычно по данным эксперимента.

Высокая эффективность адсорбента зависит от пористости материала. Чем она больше, тем выше его адсорбционная способность. Немалое значение играют стоимость адсорбента и возможность его регенерации. Нашли применение уголь и различного вида отходы производства: зола от сжигания угля, шлаки металлургического производства, древесные опилки и др.

Регенерация адсорбента проводится при высокой его цене или при поглощении ценных или токсичных примесей. Для регенерации используются термическая обработка отработанного адсорбента, обработка паром, экстракция жидким реактивом. При отсутствии ценных улавливаемых примесей и при дешевом адсорбенте его не подвергают регенерации, а вместе с уловленной примесью подвергают захоронению.

Такие адсорбенты, как алюмогель и силикагель, используемые при очистке газов, при очистке водных растворов нс используются из-за их гидрофильности (способности легко смачиваться водой).

Адсорбенты применяются в виде зерен размером около 2,5 мм. При большем размере скорость процесса лимитируется диффузией внутри зерна, при малом размере зерен лимитирует доставка примеси к поверхности зерен.

Для проведения процесса адсорбции используются аппараты различного типа. Колонный аппарат противоточного типа с переливными тарелками показан на рис. 12.5. Сточная вода подается снизу и через отверстия в решетках (тарелках) поднимается вверх; адсорбент загружается сверху. На тарелках образуется кипящий слой, и насыщенный адсорбент сливается через переливные трубки на нижнюю тарелку. Размеры колонны определяются по обычной методике для массообменных колонн противоточного типа.

Расход адсорбента для одноступенчатого процесса определяют из уравнения материального баланса:

где т — расход адсорбента: Q — объем сточных вод; с" и с_к — начальная и конечная концентрации загрязненной сточной воды; а — коэффициент адсорбции.

Конечная концентрация загрязнений в сточной воде после очистки в установке с п ступенями равна:

" пи.

коэффициент распределения, равный где к

Рис. 12.5. Колонный адсорбер.

Расход адсорбента на каждую ступень находят по формуле:

необходимое число ступеней:

В противоточной схеме адсорбент вводят однократно в последнюю ступень, и он движется навстречу сточной воде. По этой схеме процесс очистки ведут непрерывно при значительно меньшем расходе адсорбента, чем по схеме с последовательным введением сорбента. Однако эта установка дороже и сложнее в эксплуатации.

Концентрация вещества в сточной воде после п ступеней вычисляется по формуле где.

Дозу адсорбента, вводимого в последнюю ступень, можно вычислить по уравнению.

число ступеней устанавливают по зависимости п = К — 1, где.