Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
Аэротенки. Основные типы и особенности применения Для биологической очистки значительных количеств сточных вод наиболее часто применяют такие высокопроизводительные сооружения, как аэротенки различных видов. Аэротенки применяют для полной и неполной биологической очистки сточных вод в широком диапазоне концентраций загрязнений и расходов сточных вод. Непременным условием биологических процессов метаболизма в аэротенке является обеспечение их растворенным в воде кислородом, что достигается аэрацией и перемешиванием смеси воды и активного ила. Аэротенки можно классифицировать по следующим основным признакам. По структуре потока — аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенным впуском сточной жидкости, аэротенки промежуточного типа. Схемы аэротенков: а — вытеснители; б — смесители; в — с рассредоточенным впуском воды; г — с неравномерно распределенной подачей жидкости типа АНР; д — с регенераторами; е — ячеистого типа; I — сточная вода; II — активный ил; III — иловая смесь; 1 — аэротенк; 2 — вторичный отстойник; 3 — регенератор По способу регенерации активного ила — аэротенки с отдельно стоящими регенераторами ила, аэротенки, совмещенные с регенераторами. По нагрузке на активный ил — высоконагружаемые, обычные и низконагружаемые. По числу ступеней — одно-, двух- и многоступенчатые. По конструктивным признакам — прямоугольные, круглые, комбинированные, противоточные, шахтные, фильтротенки, флототенки и др. По типу систем аэрации — с пневматической, механической, комбинированной гидродинамической или пневмомеханической.. Аэротенки представляют собой резервуары, в которых очищаемая сточная вода и активный ил насыщаются воздухом и перемешиваются. Концентрация взвешенных веществ в них не должна превышать 150 мг/л, а допускаемая БПКполн зависит от типа аэротенка. Наиболее распространены коридорные аэротенки, работающие как вытеснители, смесители и с комбинированными режимами. В аэротенках-вытеснителях, имеющих один — четыре коридора, вода и ил подаются в начало сооружения, а смесь отводится в конце его. Теоретически режим потока в вытеснителях должен быть поршневым без продольного перемешивания. В большей степени режиму вытеснителя соответствуют конструкции аэротенков ячеистого типа. В каждой ячейке устанавливается режим полного смешения, а сумма ряда последовательно расположенных сме сителей составляет практически идеальный вытеснитель. Сточная вода и ил в аэротенках-смесителях подводятся и отводятся равномерно вдоль длинных сторон сооружения. Считается, что по ступающая смесь очень быстро смешивается с содержимым всего сооружения. В аэротенках промежуточного типа можно рассредоточенно подать либо воду, либо ил с отводом смеси сосредоточенно в конце аэротенка. На практике применяется первый тип — с рассредоточенной подачей воды. Материальный баланс составляется для определения коли честв и состава веществ, участвующих в процессах ректифи кации. Материальный баланс колонны, обогреваемой паром: , - расход исходной смеси, кг/с; расход дистиллята, кг/с; - расход кубового остатка, кг/с. Количество поднимающегося вверх пара стабильно по всей высоте колонны. Это количество пара образуется в кубе и поступает в дефлегматор, откуда часть его возвращается в колонну в виде флегмы , а остальное количество отводится в виде дистиллята . Таким образом, . Отношение количества флегмы к количеству дистиллята называется флегмовым числом. Следовательно, количество флегмы , а количество поднимающегося по колонне пара , т. е. на каждый кило моль дистиллята в кубе должно быть кило моль остатка. В исчерпывающей части колонны количество стекающей жидкости превышает количество флегмы на количество исходной жидкости . Если обозначить , то для исчерпывающей части колонны получим: . На фазовой диаграмме присутствуют две рабочие линии для исчерпывающей и укрепляющей частей колонны и кривая равновесия, лежащая над ними. Число теоретических тарелок (ступеней изменения концентрации) в ректификационной колонне получают путем построения ступеней между рабочими линиями и кривой равновесия. Определение числа теоретических тарелок в ректификационной колонне на фазовой диаграмме Расчет насадочных и тарельчатых ректификационных колонн проводят аналогично расчету абсорберов таких же типов. |
Ректификационные установки и их расчет Ректификацию применяют для очистки сточных вод от летучих органических веществ, в частности фенолов, на коксохимических, химических заводах, заводах синтетического каучука и др. Сущность процесса ректификации состоит в выделении из смеси двух или нескольких жидкостей с различными температурами кипения одной или нескольких жидкостей в более или менее чистом состоянии. Это достигается многократным тепло- и массообменном между жидкой и паровой фазами; в результате часть легколетучего компонента (органического вещества) переходит из жидкой фазы в паровую, а часть менее летучего компонента (воды) - из паровой фазы в жидкую. Основным узлом установки является ректификационная колонна, в которой пар поднимается снизу вверх, а сверху вниз стекает жидкость, подаваемая в верхнюю часть аппарата в виде флегмы. В большинстве случаев конечными продуктами являются дистиллят (сконденсированный в дефлегматоре пар смеси воды и легколетучего компонента, выходящий из верхней части колонны) и менее летучий компонент в жидком состоянии (очищенная вода), вытекающий из нижней части колонны. Ректификационные установки бывают периодического и непрерывного действия. Процесс ректификации осуществляется в ректификационной установке, состоящей из подогревателя исходной смеси 1, ректификационной колонны 2, дефлегматора 3, холодильника 4, сборников дистиллята 5 и кубового остатка 6. Схема ректификационной установки непрерывного действия Ректификационные установки периодического действия применяют для разделения небольших количеств смесей. Колонны непрерывного действия состоят из нижней, исчерпывающей, части, в которой происходит удаление легколетучего компонента из стекающей вниз жидкости, и верхней укрепляющей, части, назначение которой - обогащение поднимающихся вверх паров легколетучим компонентом. В технике очистки сточных вод наибольшее распространение получили насадочные и тарельчатые ректификационные колонны с колпачковыми, ситчатыми, клапанными, решетчатыми и др. тарелками. Основные размеры колонны и элементов внутреннего устройства определяются характером контактных устройств и величиной материальных и тепловых потоков, методика расчета которых не зависит от конструкции колонны и может быть принята единой. Исходными данными для расчета являются производительность колонны по исходному сырью GF, концентрация легколетучего компонента в исходной сточной воде (питании) , дистилляте и кубовом остатке (очищенной воде) , давление в верхней части колонны, температуры исходной смеси и флегмы. Кроме того, для расчета необходимо знать физические свойства компонентов в жидком и парообразном состоянии, а также данные о фазовом равновесии. В расчете используют уравнения материального и теплового балансов, уравнения рабочей линии процесса и ряд зависимостей, полученных аналитически и эмпирически. В аэротенках с разными структурами потока существенно различны и условия развития популяции микроорганизмов. В аэротенках-вытеснителях нагрузка на ил и скорость потребления кислорода максимальны в начале сооружения и минимальны в конце. Аэротенки-вытеснители плохо справляются с залповыми перегрузками по загрязнениям, в них нельзя существенно повысить рабочую концентрацию ила. Нагрузка на ил, скорости процесса изъятия загрязнений и потребление кислорода в аэротенках-смесителях постоянны во всем объеме сооружения. Условия существования культуры в аэротенке близки к оптимальным. Однако качество очищенной воды может оказаться ниже, чем в аэротенках-вытеснителях. При рассредоточенной подаче воды полная нагрузка по загрязнениям достигает максимума к концу сооружения, но степень очистки воды может быть очень высокой, так как по мере продвижения смеси по аэротенку ранее поданные загрязнения успевают срабатываться и к концу аэротенка уровень питания истинный может соответствовать состоянию ила с высокой окислительной способностью. Общая масса ила в аэротенке с рассредоточенной подачей воды выше, чем в вытеснителе, и пропускная способность этого аэротенка также выше. впуска до заданного сечения, м. Система аэрации — важнейший элемент любого аэротенка. Эта система состоит из комплекса сооружений и специального оборудования, обеспечивающего снабжение жидкости кислородом, поддержание ила во взвешенном состоянии и постоянное перемешивание сточной воды с илом. Существуют три системы аэрации: пневматическая, механическая и комбинированная. Технологический расчет аэротенков включает определение основных параметров системы (продолжительность аэрации, расход воздуха и прирост ила), по которым устанавливаются размеры, конструкции и оборудование сооружений. Период аэрации , ч, в аэротенках определяется по формуле , где – объем аэротенка; Q – расход сточной воды, подаваемой на сооружение; s — зольность ила, доли единицы; — скорость окисления загрязнений, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч; а – доза (концентрация) активного ила в аэротенке. Скорость окисления зависит от многих факторов, определяющими из которых являются: состав обрабатываемой сточной воды, степень адаптации биоценоза ила, температура, рН, наличие биогенных элементов, уровень нагрузки, концентрация растворенного кислорода и ингибирующего фактора. Нагрузка на ил q, мг/БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в сутки, составляет: . Объем аэротенков можно подсчитать как произведение , где Q — среднечасовой расход за время аэрации в часы максимального притока. Для увеличения окислительной мощности аэротенка можно использовать кислород вместо воздуха. Такой технологический прием реализуется в окситенках — герметизированных сооружениях, оборудованных системами механических перемешивающих устройств (аэраторами) и циркуляции кислорода. Окислительная мощность окситенков в 5…6 раз выше чем у аэротенков. Существенным отличием окситенка от аэротенка является возможность повысить в окситенке концентрацию ила в связи с увеличенным массообменом кислорода между газовой и жидкой фазами. |