Техника защиты окружающей среды (стр. 3 из 4)

Форсунки

насадки (для скруббера с насадкой)

очищенный газ.

Рисунок 1.3 Схема полого скруббера и

скруббера с насадкой

насадкой более высокая, чем у полых скрубберов. Однако скрубберы с насадкой имеют значительные недостатки по сравнению с полыми скрубберами: большее гидродинамическое сопротивление и необходимость периодической чистки или замены насадок вследствие забивания их пылью (пульпой).

1.3.2. Расчет полого скруббера

Исходные данные для расчета:

1. Расход отходящих газов – 16000м³/час.

2. Скорость газа по сечению аппарата – 1,9 м/с.

3. Расход поглощающей жидкости – 1,4 м³/10000 м³ газа.

4. Концентрация пыли в отходящих газах – 3,78 г/м³.

5. Соотношение высота:диаметр скруберра – 5:1.

6. Степень очистки газа от пыли – 0,76.

При расчете полого скруббера необходимо рассчитать его геометрические размеры, расход поглотительной жидкости, массу уловленной пыли.

При заданном расходе газа можно рассчитать площадь сечения скруббера по известному уравнению:

S = Q_г/v = 16000/(3600*1,9)= 2,339 м²

где S – площадь сечения скруббера, м²; Q_г – расход газа, м³/с; v – скорость сечения аппарата, м².

Так как скруббер представляет собой цилиндрическую конструкцию, то ее диаметр равен:

D = (4S/π)^0,5= (4*2,339/3,14)^0,5=1,726 м

Высота скруббера определяется по соотношению:

H = kD = 5*1,726= 8,63 м

где k = 3…5.

Расход поглотительной жидкости необходимо производить, исходя из ее расхода на 10000 м³ газа. Для вывода расчетной формулы необходимо воспользоваться пропорцией

На 10000 м³ газа расходуется объем жидкости q

На Q_г расходуется Q_ж.

Откуда:

Q_ж = Q_г*q/1000 =16000*1,4/(3600*10000)= 0,000622 м³/с

где Q_ж– расход поглотительной жидкости, м³/с.

При поглощении пыли жидкостью образуется пульпа, то есть раствор, содержащий твердую фазу (суспензия). Отработанный раствор очищается фильтрованием, из него удаляется твердая фаза и он используется повторно.

Масса уловленной пыли m рассчитывается по формуле:

m = C*Q_г*η = 3,78*16000*0,76/3600= 12,77 г/с

где C = концентрация пыли в исходном газе, г/м³; η – эффективность улавливания пыли скруббером.

Тогда концентрация твердой фазы в пульпе будет равна:

А = m/Q_ж =12,77/0,000622= 20530,5 г/м³

Концентрация пыли на выходе из скруберра рассчитывается из формулы:

η=(С_н-С_к)/С_н

где η- эффективность очистки; С_н – концентрация пыли в отходящих газах на входе в скруббер; С_к – концентрация пыли на выходе из скруббера.

Отсюда:

С_к= С_н-С_н η = С_н(1- η) = 3,78(1-0,76) = 0,9072 г/м³

2. Очистка сточных вод

2.1. Расчет ионитного фильтра

2.1.1. Теоретическая часть

Ионитная или ионообменная очистка воды является наиболее распространенным методом очистки природных и сточных вод от загрязняющих ионов. В ионитных фильтрах используются иониты, которые представляют собой не подвижную форму на поверхности, которой адсорбированы ионы способные к обмену. Не подвижная фаза представляет собой гранулы диаметром 1 – 5 мм из активного угля или специальных полимеров, которые называются ионообменные смолы.

Так как на поверхности ионитов происходит реакция обмена ионов то необходимо рассмотреть влияние различных факторов на адсорбционную способность ионов. Это способность характеризуется леотропными рядами.

Адсорбционная способность иона увеличивается при увеличении радиуса и заряда иона. Ион, обладающий большей адсорбционной способностью, вытесняет с поверхности ионита, ион с меньшей адсорбционной способностью. Поэтому леотропный ряд представляет собой, ряд ионов расположенных в порядке повышения их адсорбционной способности.

H⁺ < Li⁺ < Na⁺ < K⁺ < Pb⁺ (R

)

Be²⁺ < Mg²⁺ < Ca²⁺ < Ba²⁺ < Sr²⁺ (R

)

Na⁺< Mg²⁺ < Al³⁺ (заряд

)

< Cl

< Br

< I

Если в ряду увеличивается и радиус, и заряд то адсорбционная способность увеличивается более резко

Li⁺ << Mg²⁺ << Ga³⁺ (R

, заряд

)

Исходя из этого положения иониты, подготовленные к процессу очистки воды, содержат на своей поверхности ионы с минимальным радиусом или зарядом, обычно это ионы H⁺, Na⁺, Cl

. В зависимости от вида адсорбционных ионов иониты подразделяются на катионы, которые содержат на поверхности положительные ионы и аниониты, которые содержат отрицательные ионы.

В настоящее время предложены комплексные иониты, которые содержат на своей поверхности ионы обоих знаков. Процесс обмена адсорбированных ионитом ионов и загрязняющихся ионитов, содержащихся в воде можно представить следующей схемой (для катионита)

- Na⁺

R n – ионов + Meⁿ⁺

R Meⁿ⁺ + n Na⁺

- Na

очистка

R – (Na)_n + Meⁿ⁺

R – Me + n Na⁺

регенерация

где R – неподвижная фаза (ионит)

Реакция является обратимой, поэтому ион металла может вытесняться ионом натрия, водорода, если концентрация этих ионов в растворе будет достаточно велика. Поэтому прямая реакция используется для очистки сточных вод от загрязняющих компонентов, а обратная реакция используется для восстановления (регенерации) ионита.

Иониты используются для очистки сточных вод (природных) содержащих не высокие концентрации загрязняющих ионов. Поэтому ионитные фильтры используются для доочистки сточных вод после их предварительной очистки (например, осаждение) или глубокой очистки природных вод (например, от солей жесткости).

Промышленный выпуск большого ассортимента ионитных фильтров (ФИП) которые представляют собой закрытый цилиндр, состоящий из дренажной системы, фильтровального слоя и загрузочных люков.

ФИП – 1,4 – 0,6

диаметр, м допустимое давление воды, мПа

Высота или длина фильтра составляет примерно 3 – 5 диаметров, при эксплуатации фильтров они обычно устанавливаются вертикально, а их производительность определяется исходя из условия скорости движения воды по сечению фильтра в пределах W = 0,1 м/мин.