Вивчення схеми технологічного процесу очищення стічних вод від ізобутанолу та розрахунок окремих її елементів

Загальні відомості та схема очищення води

Найбільш поширений прийом очищення стічних вод від органічних домішок - біохімічний. Але при виробництві синтетичної продукції, наприклад, віскози в стічні води потрапляють штучні органічні речовини, такі як ізобутанол, диметилацетомид та ін., які біоценози не здатні переробляти в нешкідливі домішки. Тоді для видалення зі стічних вод цих забруднень застосовують більш дорощий, але ефективний прийом-адсорбцію. В якості сорбенту беруть активоване вугілля. В адсорбційних фільтрах (колонах) забруднюючі домішки приєднуються (прилипають) до вугілля. Регенерацію вугілля здійснюють за допомогою хлороформу, а десорбцію хлороформу-водяною парою.

На рис.1 зображена схема очищення стічних вод, які утворюються при виробництві віскози від ізобутанолу.

Стічна вода, що містить органічні домішки, надходить в адсорбційний фільтр 1. Після використання адсорбційної ємності адсорбенту залишки води з адсорбенту скидають за допомогою відповідного трубопроводу в збірник неочищених стічних вод. Потім з ємкості 2 у колону подають розчинник-хлороформ. Після повного заповнення шару адсорбенту, що регенерується хлороформом, розчинник зливається через переливний пристрій у ємкість 12. Звідси хлороформ, що містить вилучені з активованого вугілля сполуки, подається в теплообмінник 11, де підігрівається до температури кипіння, і далі у ректифікаційну колону 4. Пара хлороформу через верхню частину колони потрапляє в конденсатор 3 і далі в ємкість 2, а потім знову на адсорбент, який регенерується. Отже за час регенерування адсорбент багато разів промивають чистим хлороформом. Органічні речовини, які вилучаються з води вугіллям, концентруються в кубовий рідині ректифікаційної колони. Кубова рідина після охолодження в охолоднику 9 надходить на вакуумну відгонку ізобутанолу.

Після вилучення органічних речовин з пор активованого вугілля хлороформом здійснюють відгонку (регенерацію) хлороформу водяною парою. Для цього в адсорбційну колону подають пару. Подавання пари припиняють, коли об’єм конденсату дорівнює 1% об’єму очищеної води. Після охолодження конденсат подають у відстійник-розподільник 7, де відбувається відділення хлороформного шару від водного. Хлороформний шар після підігрівання до температури кипіння надходить до ректифікаційної колони, а вода, що містить розчинений хлороформ, у допоміжний адсорбер 6, звідки відокремлений хлороформ утилізується в тій же системі регенерації вугілля, а вода-в колектор очищених стічних вод. Регенерування активованого вугілля в допоміжному адсорбенті здійснюють водяною парою.

Завдання

Розрахувати адсорбер та визначити об’єми подачі хлороформу та водяної пари.

Для розрахування адсорберу в табл.1 наведені слідуючі вихідні дані: витрата стічних вод Q, швидкість фільтрування u, висота шару завантаження Н, питома вага Y і порозність активованого вугілля ρ, концентрація забруднюючих речовин С.

При визначенні параметрів розчинника насамперед виходять з умов порозності вугілля Vn і об’ємів, що знаходяться в трубопроводах V1=0,8 м3; в конденсаторі та теплообміннику V2=1,1 м3; в ректифікаційній колоні V3; в ємкості для хлороформу V4.

Загальна витрата водяної пари Пзаг складається з витрати динамічної ї пари Пд, та витрати нагрівної пари Пн, тобто

Пзаг=Пд+Пн

Динамічна пара витрачається на десорбцію хлороформу з пор активованого вугілля.

Теплота нагрівної пари визначається із умов нагрівання всієї системи від 20 до 100°С, та складається з теплоти нагрівання адсорбенту QНС і теплоти на компенсацію теплових втрат QВТ у навколишнє середовище. Теплоємність активованого вугілля дорівнює 1,26 кДж/кг.град. Тепловміст водяної пари при 105°С і тиску 101325 Па q становить 2365 кДж/кг.

Рис.1. Схема очищення СВ та регенерування активованого вугілля

1 і 6 - адсорбери; 5, 10, 11 - теплообмінники;

2, 12 - ємності для хлороформу; 7 - відстійник-розподільник;

3, 8 - конденсатори; 9 - охолодник

4 - ректифікаційна колона;

Розв’язок

1. Визначаємо сумарну площу фільтрування

, м2 (м2)

2. Враховуючи, що діаметри стандартних фільтрів знаходяться в межах від 3 до 4 м (з градацією через 0,2 м), встановлюємо кількість фільтрів

,

де f - площа стандартного фільтра, м³

при d=3,8 м м2

Цікаві статті з розділу

Очищення води за допомогою озонування
Прогрес людства, розвиток культури і саме життя знаходяться в прямій залежності від запасів, збереження і використання води. Загальні запаси води на земній кулі за оцінкою М.І. Львовича ск ...

Радіоактивне забруднення
Особливе місце у забрудненні оточуючого середовища займає радіоактивне забруднення. Найбільшою з них у всій Європі є Чорнобильська катастрофа яка і стала наслідком радіоактивного забрудненн ...

Біоіндикація стану навколишнього природного середовища в зонах розташування тваринницьких господарств
На сьогодні основною характеристикою інтенсивного тваринництва є утримання великої кількості тварин на невеликій території. Щоб одержати при мінімальних витратах максимальну кількість продук ...