АДСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД КАНАЛИЗАЦИОННО-ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДОВ
Рубрики: ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
Авторы:
1.
Астраханский государственный технический университет
(кандидат технических наук, доцент; доцент кафедры технологических машин и оборудования)
Россия
Россия
2.
Астраханский государственный технический университет
Тип:
Статья
Страницы:
с 15
по 19
Статус:
Опубликован
Получено:
10.04.2018
Одобрено:
13.04.2018
Опубликовано:
13.04.2018
Классификаторы:
УДК [665.63:66.013]:[628.29:628.34.034.2.001.26]
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 26.03 Общественно-политическая мысль
ГРНТИ 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
ГРНТИ 44.01 Общие вопросы энергетики
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 62.01 Общие вопросы биотехнологии
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 26.03 Общественно-политическая мысль
ГРНТИ 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
ГРНТИ 44.01 Общие вопросы энергетики
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 62.01 Общие вопросы биотехнологии
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
накопление нефтешлама, канализационно-очистные сооружения, адсорбер, очистка сточных вод
Аннотация (русский):
Цель исследования - поиск путей повышения эффективности очистки сточных вод в контексте решения проблемы накопления нефтешлама на нефтеперерабатывающем заводе. Рассматривается адсорбционный метод очистки, преимущество которого в адсорбции молекул загрязнений под действием силового поля в порах адсорбента. Применение новых технических решений позволяет уменьшить объемы накопленных отходов и сделать процесс очистки более экологичным и экономически выгодным.
Цель исследования - поиск путей повышения эффективности очистки сточных вод в контексте решения проблемы накопления нефтешлама на нефтеперерабатывающем заводе. Рассматривается адсорбционный метод очистки, преимущество которого в адсорбции молекул загрязнений под действием силового поля в порах адсорбента. Применение новых технических решений позволяет уменьшить объемы накопленных отходов и сделать процесс очистки более экологичным и экономически выгодным.
Ключевые слова:
накопление нефтешлама, канализационно-очистные сооружения, адсорбер, очистка сточных вод
накопление нефтешлама, канализационно-очистные сооружения, адсорбер, очистка сточных вод
Введение Ранее была подробно проанализирована работа канализационно-очистных сооружений с целью выявления «узких мест» [1]. Для ликвидации одного из «узких мест» предлагается использовать метод адсорбции. Адсорбционный метод очистки сточных вод является наиболее эффективным. Данный метод основан практически на полном извлечении примеси из жидкой фазы. Одним из плюсов данного метода является преимущественная адсорбция молекул загрязнений под действием силового поля в порах адсорбента. Основные способы использования адсорбентов при очистке сточных вод Выбираем конструкцию адсорбера, ориентируясь на дисперсный состав адсорбента с учетом цены и возможности регенерации. Исходя из дисперсного состава адсорбента, конструкции адсорберов можно разделить на четыре основных типа: 1) адсорбер с псевдоожиженным слоем адсорбента используется для фракций размером 0,25-2,5 мм; 2) адсорбер с неподвижным или движущимся слоем адсорбента используется для фракций размером 0,8-5 мм; 3) адсорберы патронные с фильтрованием воды через слой адсорбента толщиной 0,5-2 см используются для фракций размером 0,02-0,1 мм. 4) адсорберы-смесители используются для фракций размером 0,05-0,5 мм. Адсорберы первого типа наиболее часто применяются для очистки сточных вод в небольших объемах с хорошо сорбируемыми загрязнениями. Адсорберы второго типа могут применяться для очистки сточных вод любых объемов различной концентрации и химического состава извлекаемых примесей. Адсорберы третьего типа используются для очистки сточных вод небольших объемов, низко концентрированных (5-10 мг/л извлекаемых примесей), а адсорберы четвертого типа эффективно применять для очистки высококонцентрированных сточных вод в небольших объемах. Выбираем адсорбер второго типа, т. к. его эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95 % (рис.). Аппарат имеет цилиндрическую обечайку 1, корпус аппарата загружен слоем гранулированного активного угля 11. Адсорбент поступает на перфорированную плиту 10, одновременно через нее проходит жидкость равномерным потоком вверх, а провал зерен активного угля не допускается за счет вставленных в ее отверстия насадок. Подача очищаемой воды в аппарат осуществляется с помощью патрубков 2 и 3. Во время работы колонны патрубки открываются поочередно, из-за этого изменяется точка ввода жидкости в колонну. Свежий и регенерированный активный уголь поступает в аппарат через патрубок 9. Системы отвода очищенной воды располагаются над слоем угля в два уровня: 5 и 6. В конструктивном отношении они идентичны и состоят из желобов 8 и сборника 7, смонтированного на боковой стенке корпуса. Вывод очищенной воды из аппарата осуществляется двумя способами: через выходной патрубок 5 верхней дренажной системы или через патрубок 6 нижней отводной системы. Схема адсорбционного аппарата: 1 - корпус адсорбера; 2, 3 - патрубки для подачи сточной воды на очистку; 4 - патрубок для выгрузки осадка из колонны; 5, 6 - нижняя и верхняя системы отвода очищенной воды; 7 - сборник для очищенной сточной воды; 8 - приспособление для сбора очищенной сточной воды; 9 - патрубок для ввода свежего и отрегенерированного активного угля; 10 - перфорированная плита; 11 - активный уголь Определяем общую площадь одного адсорбера, м2: где Qw - среднечасовой расход сточных вод, м3/ч; v - скорость потока, принимаемая не более 12 м/ч. Определяем высоту загрузки, выгружаемой из адсорбера, м: где Kmin - доза активного угля, выгружаемого из адсорбера, г/л; t - время, ч; S - площадь одного адсорбера, м2; γ - насыпной вес активного угля, г/м3. Принимаем высоту загрузки H1 = 2,5 м; , где Н3 - резервный слой сорбента, рассчитанный на продолжительность работы установки в течение времени перезагрузки или регенерации слоя сорбента высотой Н1. Определяем высоту загрузки, обеспечивающую очистку до концентрации Сex, м: где γ - насыпной вес активного угля, г/м3. Принимаем высоту загрузки адсорбента H2 = 5 м. Определяем суммарную высоту загрузки адсорбента в адсорбционной установке, м: Определяем объем загрузки одного адсорбера, м3: где R - радиус адсорбера. Определяем порозность загрузки: где γнас - насыпная плотность адсорбента (отношение массы твердых частиц к занимаемому ими объему, г/см3); γкаж - кажущаяся плотность адсорбента (масса гранулы адсорбента, отнесенная к ее объему, включая объем пор и газовых включений, г/ см3). Определяем сухую массу угля в одном работающем адсорбере, т: Определяем количество установленных адсорберов в одной линии, шт.: Определяем время работы адсорбционной установки до проскока, ч: где Cen - начальная величина ХПК, мг/л; Cex - конечная величина ХПК, мг/л; amax - максимальная сорбционная емкость; - порозность загрузки; Определяем затраты угля, т/ч: Определяем дозу угля, г/л: В ходе расчета были определены основные параметры аппарата, а также количество установленных адсорберов в одной линии (4 шт.). На основании данного расчета будет проведен механический расчет для дальнейшего конструирования адсорбера. Заключение Предлагаемое техническое решение по использованию адсорбера позволяет решить проблему с накоплением нефтешлама на канализационно-очистных сооружениях. Таким образом, данное решение позволяет сделать процесс очистки сточных вод более экологичным и экономически выгодным. Это подтверждается выполненным технологическим расчетом. Данные технические решения могут быть использованы для других схем канализационно-очистных сооружений.
1. Бурнашев Р. А., Артемьева Н. Н., Максименко Ю. А. Организация работы технологического процесса канализационно-очистных сооружений нефтеперерабатывающего завода для сокращения объемов хранения нефтешламов // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2017. № 2 (64). С. 16-20.
2. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: справ. Л.: Машиностроение, 1970. 752 с.
3. Скобло А. И., Белов А. И. и др. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. М.: Недра-Бизнесцентр, 2000. 677 с.
4. Когановский А. М., Клименко Н. А. и др. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983. 288 с.
