Рациональное использование доочищенных сточных вод

      На  глубине 50-70 см от верха загрузки располагается  верхняя трубчатая воздухораспределительная система, с помощью которой производится аэрация верхней части загрузки. При обратной водо-воздушной промывке по трубчатой распределительной системе подается промывная вода, по нижней воздухораспределительной системе, расположенной у дна, - воздух.

Обе системы  уложены в подстилающем слое гравия (щебня) крупностью 10-20 мм. Промывная вода отводится через специальный карман.

      При такой технологии очистки происходит быстрое насыщение воды растворенным кислородом (5-6 мг/л в верхней части  фильтра и 2-3 мг/л в нижней). Промывная вода возвращается в головку очистных сооружений. Такие фильтры применяются для доочистки сточных вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку.

    Максимальное  использование доочищенных городских  сточных вод для производственного водоснабжения позволяет в значительной степени сократить потребление воды из природных источников и уменьшить сброс очищенных городских сточных вод в водоемы, что значительно снизит капитальные расходы и эксплуатационные затраты на водохозяйственные нужды городов, а также улучшит санитарное состояние водоемов. Доочищенные сточные воды целесообразно также использовать для поливки улиц и зеленых насаждений.

    Использования доочищенных сточных вод в  промышленности и городском хозяйстве - одно из наиболее рациональных направлений при использовании и охране водных ресурсов. 

    Вопрос 2 Распыливающие абсорберы

    Абсорбер (от лат. absorbeo — поглощаю) — аппарат для поглощения газов, паров, для разделения газовой смеси на составные части растворением одного или нескольких компонентов этой смеси в жидкости, называемой абсорбентом (поглотителем).Абсорбер применяется в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

    Распыливающие абсорберы можно разделить на следующие три группы аппаратов:

    1)Полые (форсуночные) распыливающие абсорберы, представляющие собой колонны или камеры, в которых движется газ, встречающий на своем пути жидкость, распыляемую на капли при помощи форсунок (распылителей).

    На  рис. 4 показаны некоторые типы распыливающих абсорберов, выполненных в виде полых колонн. Газ в них движется обычно снизу вверх, а жидкость подается через расположенные в верхней части колонны распылители с направлением факела распыла сверху вниз (рис 4,а) или под некоторым углом к горизонтальной плоскости (рис 4,б). Во многих случаях распылители располагают в несколько ярусов. Применяют также комбинированную установку распылителей часть факелом вверх, а часть – факелом вниз (рис 5).

    

    Рис.4. Полые распыливающие абсорберы: а - факел распыла направлен вниз; б - факел распыла направлен под углом (двухрядное разложение форсунок); в - с пережимом в нижней части.  

    В полом абсорбере, где распылители  с направлением факела распыла сверху вниз расположены в один ярус в  верхней части аппарата, теоретически осуществляется противоток (при движении газа снизу вверх).

    В многоярусных полых, а так же в  абсорберах с направленным вверх факелом распыла противоток отсутствует; однако при этом эффективная движущая сила примерно такая же, как и в противоточных абсорберах с одним ярусом распылителей.  
В рассмотренных типах полых абсорберов газ распределяется неравномерно, что снижает их эффективность. Предложено несколько конструкций, позволяющих улучшить распределение газа. На рис 4,в изображен абсорбер с пережимом в нижней части. Через отверстие в пережиме газ проходит со сравнительно большой скоростью, что способствует более равномерному распределению его вследствие добавочного сопротивления в пережиме.

    Рис.5. Схема комбинированной установки форсунок.

     
Попытки избежать неравномерного распределения газа путем тангенциального ввода его в аппарат используются в циклонном распыливающем абсорбере (циклонный скруббер)(рис 6). В этом абсорбере газ движется вверх по винтовой линии, а поглотитель разбрызгивается через расположенные на центральной трубе форсунки.  

    

    Рис.6. Циклонный скруббер.

 
Полые распыливающие  абсорберы отличаются простотой  конструкции и низкой стоимостью, они обладают малым гидравлическим сопротивлением и могут применяться при сильнозагрязненных газах. При использовании форсунок соответствующей конструкции полые абсорберы могут работать и в случае загрязненных жидкостей, хотя это вызывает иногда известные затруднения.  
Основной недостаток полых абсорберов - невысокая эффективность, обусловленная перемешиванием газа и плохим заполнением объема факелом распыленной жидкости. Кроме того, расход энергии на распыление жидкости довольно высок.  
Из-за указанных недостатков полые абсорберы имеют довольно ограниченное применение. Это объясняется еще и тем, что в настоящее время еще не разработаны методы расчета и проектирования полых абсорберов, а влияние факторов на их работу недостаточно выяснено.

    2) Скоростные прямоточные распыливающие абсорберы, в которых распыление жидкости осуществляется за счет кинетической энергии движущегося с большой скоростью газового потока.

    Эти абсорберы можно условно разбить на 3 группы.

2.1)Абсорберы  первой группы  К первой относятся аппараты, в которых жидкость распыливается при струйном или пленочном ее течении. Рабочий объем абсорберов этой группы обычно имеет вид расходомерной трубы Вентури (абсорберы Вентури). Этот объем состоит (рис. 7) из сужающейся части (конфузора), узкой части (горловины) и расширяющейся части (диффузора). Жидкость подают в горловину или в конфузор. Пройдя с большой скоростью через горловину, газ поступает в диффузор; здесь скорость газа постепенно снижается, после чего он направляется в сепарационное устройство. В диффузоре кинетическая энергия газа переходит в энергию давления с минимальными потерями.  
На рис.7 показаны два типа абсорберов Вентури. В абсорбере, изображенном на рис.7, а, жидкость подается в горловину 1 и через расположенные по ее периферии отверстия и отделяется от газа в циклоне 2. В абсорбере (рис.7,б) осуществляется центральный ввод жидкости через сопло 3. Абсорберы Вентури, показанные на рис.7, называют форсуночными, т.к. жидкость вводят в них через форсунки (сопла).

    

    Рис.7.Форсучные абсорберы Вентури: а - с периферийным вводом жидкости; б - с центральным вводом жидкости; 1 - горловина с отверстиями; 2 - циклон; 3 - сопло; 4 - бак.  

    На  рис. 8 показан абсорбер Вентури с пленочным орошением. В этом абсорбере жидкость поступает в конфузор, переливаясь через его верхний обрез. Далее жидкость стекает по конфузору в виде пленки и распыливается газом при прохождении через горловину.

    

   

    Рис.8. Абсорбер Вентури с пленочным орошением. 

2.2)Абсорберы  второй группы  Ко второй группе относятся аппараты, в которых осуществляется восходящий прямоток. Характерным представителем этой группы является бесфорсуночный абсорбер Вентури (рис.9,а), в котором жидкость эжектируется в конфузор поступающим в него газом.  
Описанные абсорберы могут иметь трубы круглого или прямоугольного сечения, причем при больших производительностях возможна установка нескольких параллельных труб (рис.9,б). Разновидностью описанного аппарата является абсорбер "Аэромикс", разработанный французской фирмой Пратт-Даниэль (рис.9,в)

    

    Рис.9. Бесфорсуночный абсорбер Вентури: а - с одной трубой; б - с несколькими трубами; в - "Аэромикс";  
1 - бак; 2 - сепаратор; 3 - сопла.  

2.3)Абсорберы  третьей группы  К третьей группе отнесем аппараты, в которых распыление происходит при ударе движущегося с большой скоростью газ о поверхность жидкости. На рис.10 показан скруббер Дойля. Корпус аппарата делают круглого (как показано на рисунке) или прямоугольного сечения.

    

    Рис.10. Скуббер Дойля: 1 - трубы; 2 - наконечники; 3, 4 - перегородки.  

    На  рис.11 изображен другой тип аппарата ударного действия - ротоклон (типа N). В аппарате установлены один или несколько изогнутых щелевых каналов, нижняя часть которых затоплена жидкостью. При ударе о поверхность жидкости газ захватывает часть жидкости и вынуждает ее двигаться вдоль нижней направляющей канала, после чего она отбрасывается к верхней направляющей и при выходе из щели падает в виде завесы из капель.

    

    Рис11. Ротоклон (Типа N). 

    По  своему устройству к ротоклону близок ударно - распылительный абсорбер (рис.12), выполненный в виде колонного аппарата с многоступенчатым контактом. При этом в каждой ступени осуществляется прямоток, а в аппарате в целом - противоток.

    

    Рис.12. Ударно-распылительный абсорбер: 1 - перегородка; 2 - гидравлический затвор; 3 - порог перелива.            

    3)Механические распыливающие абсорберы, в которых жидкость распыляется вращающимися деталями.

    Известно  большое число конструкций механических распыливающих абсорберов. Во многих из них достигается высокая эффективность  при небольших габаритах. Это обстоятельство, а также низкое гидравлическое сопротивление привлекают внимание исследователей к рассматриваемому типу абсорберов. Однако из-за сложности конструкции, наличие вращающихся частей и значительного расхода энергии механические абсорберы нашли ограниченное применение.

3.1)Абсорберы с вертикальным валом.

    1)Центробежный полый абсорбер с многодисковым разбрызгивателем.

    Этот  абсорбер представляет собой видоизмененную конструкцию циклонного скруббера, отличающуюся тем, что жидкость распыливается не форсунками, а механическим вращающимся устройством. Конструкция такого абсорбера, разработанная Хохловым, показана на рис.13. Распыление жидкости производится устройством 1, состоящим из ряда расположенных друг над другом вращающихся дисков с уменьшающимся книзу диаметром.

    

    Рис.13. Центробежный полый абсорбер с многодисковым разбрызгивателем: 1 – многодисковый разбрызгиватель; 2 - отражательные кольца; 3 - патрубок для входа газа.  

    2)Абсорбер с вращающимся погружным конусом.

    Типичным  аппаратом этого типа является абсорбер Фельда (рис.14, а). При вращении вала жидкость поднимается по конусам и под действием центробежной силы сбрасывается сих верхних обрезов, образуя факель разрыва.

    

    Рис.14. Абсорберы с вращающимся погружным конусом: а - абсорбер Фельда; б - абсорбер Сафина; 1 - кожух; 2 - тарелка; 3 - перегородка; 4 - конус; 5 - вал; 6 - конус питатель; 7 - кольцо; 8 - кольцевой желоб; 9 - периферийный желоб; 10 - переток.  

    Такие абсорбы применяют в коксохимической  промышленности, а также при охлаждении и очистке газов. Опытный абсорбер диаметром 1100 мм и высотой 3,8 м испытан при очистке водорода от H₂S и СО₂ раствором моноэтаноламина.

    Разновидностью  абсорберов с вращающимся погруженным  конусом является показанная на рис.11, б ротационный аппарат Сафина.

    3)Абсорбер с вращающимся перфорированным цилиндром-аппарат с распылителем, выполненном в виде перфорированного цилиндра. Вытекающие из отверстия в центре струи жидкости при определенной относительной скорости под действием потока газа расплющиваются в пленку, которая и распадается на капли.  
Такого типа распылители дают полидисперсный распыл.

3.2)Механические абсорберы с горизонтальным валом.

    1)Абсорбер с разбрызгивающими валками.

    Основным  рабочим органом этих абсорберов является горизонтальный вал, на котором  закреплены лопасти (рис.15) или диски (рис.16). Лопасти или диски при вращении захватывают жидкость и разбрызгивают ее, образуя факел расплыва.  
Разбрызгивающие валки устанавливают в камерах так, что газ движется перпендикулярно или параллельно осям валков. Движение газа параллельно оси валков применяется в абсорберах с двумя валками, а перпендикулярно движение - при числе валков два и более.

    

    Рис.15. Абсорбер с разбрызгивающими валками лопастного типа: 1 - валки; 2,3 - перегородки.