Аппараты для адсорбционной очистки воды и водных растворов

Преимуществом адсорбционной обработки воды являются: высокая степень очистки, отсутствие отходов и загрязнений на самой установке, стабильность степени очистки непостоянных во времени уровнях загрязнения, экономичность, связанная с многократностью использования сорбента.

При адсорбции органических веществ применяют такие сорбенты, как активированные угли; измельчённые органические материалы: уголь, кокс, сорбенты на основе целлюлозы и резины, синтетические полимеры. Другие сорбенты, например, глины, силикагели при адсорбции органических веществ малоэффективны, и используются для удаления с воды неорганических веществ, которые находятся в ионной форме.

Адсорбенты используются в виде порошка или гранул.

Отработанный адсорбент регенерируют или утилизируют.

При одноступенчатой очистке воду смешивают со свежим углем, перемешивают в смесителе, и отделяют уголь.

При двухступенчатой очистке воду вначале очищают частично отработанным углем, а тонкую очистку проводят свежим углем. Степень очистки при этом способе выше.

Рис. 7.99. Адсорбер с неподвижным слоем активированного угля: 1 - корпус; 2 – слой адсорбента; 3 - люк для загрузки угля;4 - штуцер подачи воды на очистку; 5 - штуцер подачи воды для поверхностной промывки; 6 - решетки; 7 - штуцер для отвода очищенной воды и подачи промывной воды; 8 - люк для выгрузки отработанного сорбента.

Схема адсорбера с неподвижным слоем сорбента для очистки воды показана на рис. 7.99. Обычно одновременно работают несколько адсорберов, в которых протекает определенная стадия процесса. Адсорберы работают периодически, а очистка воды происходит непрерывно. Взвешенные вещества, задержанные в верхних слоях адсорбента, периодически удаляют при промывке водой, проходящей через слой угля снизу вверх.

Более экономичной и производительной является схема работы, при которой из адсорбера периодически удаляется отработанная часть слоя сорбента при одновременном добавлении свежего. Такой принцип работы позволяет использовать лишь один адсорбер, сокращаются затраты времени на отключение и пуск адсорбера (продувка, сушка).

Непрерывную адсорбционную очистку проводят в схемах с движущимся или псевдоожиженным слоем сорбента.

Рис. 7.100. Адсорбер с псевдоожиженным слоем активного угля: 1 - выносной уплотнитель; 2 - центральная труба; 3 - дырчатая кольцевая труба; 4 - распределительные решетки; 5 – диффузор.

Сорбционная установка непрерывного действия (рис. 7.100.) с псевдоожиженным слоем активного угля оснащена выносным углеуплотнителем 1 с принудительным отсосом адсорбента. Вода и адсорбент подаются в виде суспензии по центральной трубе 2 через диффузор 5. Пройдя через решетки 4, вода контактирует с взвешенным слоем угля. Очищенную воду отводят через трубу 3.

Ионные реакторы предназначены (рис. 7.101.) для обработки пищевых продуктов ионитами (ионообменными смолами). Реактор для очистки паточных и глюкозных сиропов используется в крахмало-паточной промышленности. Это вертикальный цилиндрический сосуд 1 со сферическими крышкой и днищем, объёмом до 8 м³. В нижней части реактора установлена решётка 2. На решётку засыпают слой крупного 4 и мелкого 5 кварцевого песка, а затем – слой ионообменной смолы 6. Над смолой имеется свободный объём, который обеспечивает качественное промывание при регенерации и не допускает вынос зёрен смолы в патрубок отвода регенерирующего раствора 11.

Рис. 7.101. Ионообменный реактор: 1 – корпус; 2 – опоры; 3 – решётка; 4, 5 – крупно и мелкозернистые слои кварцевого песка; 6 – ионообменная смола; 7 – распределительное устройство; 8 – приёмник. Патрубки: 9 – подачи сиропа; 10 – отвода очищенного сиропа; 11 – отвода регенерирующего раствора.

На очистку сироп поступает через распределительное устройство 7, очищенный сироп собирается в приемнике 8 и выходит через штуцер 10.

Гранулы смолы в процессе использования разрушаются и вымываются при регенерации, поэтому в реактор периодически добавляют свежую смолу.

Ионообменные адсорбенты в зависимости от характеристик массообмена разделяются на катиониты и аниониты.

Регенерация катионитов производится с помощью слабых растворов минеральных кислот и солей; ионитов – растворами щёлочей или аммиака с последующей обработкой водой.