废水处理中固定床吸附器的设计计算_杨润昌 7页

.596.油化工1985年第14备废水处理中固定床吸附器的设计计算杨润昌(湘潭大学化工系)吸附是废水处理中一种十分有效的处理方,目前法已用于城市污水和石油化工废水的深,用来去除废水中难以生物降解的有机度处理,,、、湃&o,首,物如木质素氯或硝基取代的芳烃化合物一百省)犷事尸十纂绷、、〔“一8〕。,报、饮朔杂环化合物洗涤剂合成染料等但是参仇c0,亨醚由于影响吸附的因素很多吸附比其它传质过生望里.、叹耗蝎戍,而目前的吸附理论尚不成熟,翅程更为复杂所穿透曲线,,卷以关于吸附装置的设计计算方法虽然很多犯。穿透点,还有待进一几但还未定型步完善固定床吸附0累积出3),水量《米器是废水处理中的一种常用设备现将其主要。的计算方法综述如下l图吸附过程及穿透曲线.:1‘,;、注根据出水水质要求确定(或)...。一传质区传质模型2C,C二二。9095C。一般取一,2,〔1‘〕计算法,在吸附床里溶质由溶液中迁出的速度为这种计算方法于1972年由Weber(韦伯)F二·d‘~K。·(C一‘*)·j方(1),。,提出优点是能用实验室的静态实验吸附数据式中K为总传质系数为吸附剂上膜扩散和孔。。去计算大型连续吸附装置目前较为通用其,;方法为首先在实验室用所选定的活性炭对所隙扩散阻力总和少为与平衡吸附量瑞需处理废水测定吸附等温线(测定时的操作条、。件如温度pH等应与大型装置一致)和传质吸附浓度C对应的溶液平衡浓度,eb,。系数再利用Wer计算式计算吸附传质区内(C一C*)为吸附推动力如图2对予,穿透曲线的形状和长度然后以此为基础进行,。给定的值为操作线和吸附等温线之间大型连续吸附装置的计算(斋)下面介绍吸附传质区的概念及Weber计算,。。。式然后举例说明其计算步骤的距离吸附等温线由试验测定当使用的是新、当废水稳定地(水质水量不变,)通过固鲜活性炭或再生较完全的活性炭时操作线为,,定床吸附器时吸附过程如图1所示可看作、.。。是吸附传质区和传质区内穿透曲线稳定下移的通过原点和c0(令)点的直线(令)为。过程n第10期化工··597‘电,幻为:穿透点时吸附传质区的饱和度嗽JD0印.,护.‘忍LflrILf.Lr‘L、,,八八‘祝」‘。/、一粼迎窗、火袱肠。,_H编f.~级附等只当弓”Z丁‘、/0]一一几几,八IUV、。/一一_月一(c劲〔例飞〕某工厂含酚废水浓度为2670,3,ppm流量Q为51米/小时准备采用吸附剂层高各为6.1米的二台活性炭固定床串联处理,一0C-10002冈。C云c0300o。,1溶掖中酚浓度c印如、)要求出水含酚浓度为0毫克/升操作运行中当第一台床出水浓度达耗竭浓度(这里选定图2操作线和吸附等温线:.9C。,C~0一2400毫克/升)时把第一台床切,,换出来进行再生第二合床变成第一台床待.,为所吸,与进水浓度平衡时的值原第一台床再生完后串联进处理流程内作第流(令),。二台床使用如此进行循环操作吸附等温线。,附的溶质,。为吸附剂量数据已绘于图2中试验测定总传质系数与流量:.···,”“31),速的关系式为K=105(F刃吨/分钟米对公式(进行积分得到吸附传质区。“。长。:活性炭的装填密度为7219公斤/米选定空度h的计算式0.“·2(一般情况下设计塔流速为24米/分钟米,c名:..FfdCF,为0104no一二二一里一-二二-一一二二一气乙参数可按以下范围选取一米a/=‘‘,八J勺七一七·“,,分钟米废水与炭接触时间即空床停留时,,人。间为15一60分钟3直径小于的任一再值与肠和跳之间的C值相炭床深H为一n米,所以公式2).对应(可写为,··‘‘‘为2一4米比值为,S一3。:,,一,s.,令FrC话C刀一甲奋一Ies丁二一一二丈二尸-叹奋少=。JL一七甲八勺试求第一台床达到穿透点时的工作时间及炭床:。式(3)除以式(2)得的直径。.计算过程如下厄粤台.1.2,。一入再几V一F如图所示先制定操作线操作线(4)一百一F,万V过图中原点及等温线与岛=267Oppm垂线的C给。交点4),如2.1。利用公式(可以绘出穿透曲线各项计算按表进行。图3以材3代表由穿透点c,到耗竭点C,所去,,则吸,3.由公式,知道以表‘中和除的溶质量附达到穿透点时吸附传质“会区中还能去除溶质的能力与总吸附能力的比值,,.〔,〕:作图绘出穿透曲线见图3f为带鬓值啊_c0一FMs令c)d4.由公式(5)可知,f由图3积分求。盆一a。。一VaC(VV)C(V)。.。得积分图3的穿透曲线得f二053。。。。·‘,一{:(一d是‘5)5总传质系数K二10sx(024)’~会)(瓷瓷).·514吨/分钟米气n一598-1985年第1连卷1表进水带入的酚量为.x一6.·:C.(C一c*石习匹互024x2670lo~0641公斤酚/分钟米C/C0几_EB,l)C*)一,}V一V因此达穿透点的运行时间为(P切)(pPm)理些兰L100(Ca)0。037300。0.,。。14337405..。。—。。一5835分钟二973小时20000757000077:0120641.。.400015016000042222.024,,,。.。nUn‘八U1.匕口勺目止月吸卜介O叮.n“J‘内工njn因为A一所以60002252700293nUon3sb83812炭床横截面积炭00300.。。李8000300月OU甘恤曰0n舀‘勺的口几”O2厂W41000026345670.47842100。。0037557000023⋯床直径d应为。。1200044976500023⋯一一口一一一4j一4x52/6014000。524。Q/99500025目.了一V二蔽刃一‘,‘不。。兀F甲瓦丽16000699!2300002718Q00。67414800,003120000。749175000040、一oart一as22000。82420300。0059二勃哈特亚当(BhAdm)2400(C刀)0。89923000.0100,,5〕〔计算法1920Bohart一Adas一U,二o八.n该计算式于年由m提。,:出计算较简单但需要进行多次的连续动态,。试验较费时费钱这种计算方法在废水处理。as:Boha一Ad0。6蒸中的应用也较广泛此m方程如下。一一NH一万In一‘‘7,古乙D.砚CoF,汾(会)当才=o时,能保证出水中溶质不超过6的活性炭层理论深度叫活性炭层的临界深度。,,。。。H即为吸附传质区长度H二人由公式(F一犷,)/(犷‘一y一)(7)得:F,。图3。。/C八算出的穿透曲线H~-;二二二二-Inl一二:,一一11(8)=2及IV。七妇/c五,、、,。、7),云,~。~fdC,由公式(知道与H呈线性关系b。j亡a、厂评、l一丁节奋~1气乙夕八一二尸且1、2、。JcB七一七~这种关系可通过试验测定用三组(每组为三。。。.、。式算得h一。131米把H=61米ho“。131根充炭量不同的活性炭柱串联组成)进行三种、.,米f一。53代入公式(6)算得第一床达到流速F,下的连续吸附试验并分别测出各炭。,穿透点时的饱和度为9%床出水达6时的工作时间绘制云一H关系,,7·2。·。图如图4求出三种流速F二下直线的斜由图查得c0时一。85克酚/(令)。,_,二N如、1翻搜大H二二二-一二二尸二丁--IJI,.率和截矩斜率。甲‘一一O公斤活性炭活性炭装填密度为7219公斤炭/CF””八C3。,.米因此炭床每平方米截面上炭重=6lx一一工,F,、N。,求出不同流速下的K721.9一0.“。‘孕B一、’一‘-‘二“-一,、一436公斤/米穿透点时炭床每平方、C/一”一”一”。,、、。、米截面上活性炭含酚量为并用公式(8)求出H绘制F二KN。。x。一2。。,。44036xo99s58x10=37405H关系图如图5利用图5进行固定床吸2。公斤酚/米炭附器的设计计算n一5.第10期化工99性炭达到饱和时(底部活性炭与浓度几相平,。,.引.13J21翔伽心i0比训侧创10旧兀}(3柱“.、梁汤·粉衡)须切换进行再生此时07米长的吸‘了。留勺盆“(坦)附传质区将移到第二床的顶部第二床必须在出水达,到穿透点前运行30夭以保证第一床进,,2柱‘‘行再生所以每个活性炭床的最小深度为.x,。炭床最小深度=107米十30天//罗0.1米/天~4.07米攀军臀写每台炭床的实际运行时间为炭床高H(米)4.07+O。1.7米米/天二40天、图4tutens)计算法〔1〕~H关系图三哈金斯(H址此法也叫BD(BedDepth/servieeST芍岔二缺·。枷‘俨兴、架)尸令上、(e,utehinS1973之架Tim)计算法为H于年在米(迢Bohart一Adams公式基础上进行修改而提出的。一种计算方法Bohort一Adams方程进行计算,至少需要g声时(或相当于)进行次连续动态,us(了·分而HnF.肥形)试验tchi计算法则只要进行三次连,。并且适用范围也较广Hutc续动态试验扒ns5Fw与丑、N。、H。图关系图把Boha1’七一Adams方程改变为;=aH+b(9)〔例2〕图4和图5为由废水中去除ABS,。~1。、o的试脸数据作成测定条件为C毫克/升a,a_N式中为斜率o。5。。CF砂伪~.毫克/升试计算进水中ABS浓度C=10,.5,,_,,_毫克/升要求出水CB=。毫克/升流速、‘,1口夕马食沉坦三,0~一~一二二子二一iu.。·“,逮、七0为4米a/分钟米用两台活性炭床串联处,,。理每台活性炭的再生时间为30天计算每个/~一C二犷一八I一11。七./炭床的最小高度及每台床的实际工作时间、一二,计:公式(9)中的b为某一流速F下的算过程如下,,,:由图5查,0.4“·“,测定值另一流速F,下的al值由“二得流速为米/分钟米时。.,。.3。H二107米N=5775公斤/米马Fw,。东算b值一般不作调整万1_,F。。、‘、,3/、*流速*,_二一Q一,本,二*3U,甘F-一尧‘Q”为处‘理水‘’-量(米/小如果进水浓度为C,,式(g)变为~A一一一一才=a1H+:,b(10)时),为床横截面积为水力负咪z),Z:、Z则C浓度下的ab令值可用下式进行修正。,荷所以吸附传质区的移动速度21cl。详二4一(11)。~一丝业塑立。川In一10。火一3义,:410x1024火60./C(会)。=01米/夭020一l,~二二一一J(12)5775=、〔2/‘n一,,(音)本流程为两床串联式当第一台炭床的活n..6001985年第14婚~~--~~~,~~---一一~~~-~~~~~-~~~.,州.~一式一中2.求进水浓度为140毫克/升的工作时沁:一c’为进水浓度为C时的出水浓度,.、.,_嘴工一,人任一0才八UUC一:aZ口1~es二1[乙.0入=1232几为进水浓度为C时的出水浓度=Ues苦=,,当然这种修正只是一种近似的办法若140口、了.二,试,、,一‘验一能在实际所需的浓度范围进行则所得公bZ~一7Ox100产砚一2/二一54。391,。140_f100式将更加可靠1111一112/〔例引当流速为.·“,004米s/分钟米时—。。,二123ZH一5439进行用活性炭从废水中除去酚的试验进水含二123.2x.。.l22一5439二95930毫,2,小时酚10克/升出水含酚一毫克/升测得床—。深与工作时间的关系如图6试计算固定床活.,.·1006米a/分钟、-性炭层高度为2米流速为四弗华德一哈金斯(Forowalt:,、米进水含酚由100毫克/升140毫克/升降,,3。Hutchins)计算法〔〕到2毫克/升的工作时间。计算过程如下这种计算法由rnwalt一Hutehins于FO,1966年提出是一种利用小试或中试的动态违月瞥笃撤碱词翩门耐|续吸附数据进行数学计算和作图相结合的方,。。法其计算也很简便计算方法如下首先在实验室里对所需处理废水测定穿透,‘。盆令产兮逗留米日曲线并确定达到处理要求时的V、一v二卫一(13月.刁‘,V确定后由废水流量算出所需活性炭容积BB二~之(14)不飞345‘,由下式求炭,!若已知活性炭的装填密度D可床高万米出所需活性炭重量一oWBD(15)图6H关系图t~活性炭床的操作周期‘由允许的最大穿递.1.1。,,:求进水浓度为0毫克/升的工作时间浓度C决定计算式如下6BDSI,由图得到方程为,-W(16)。=公=258SH一70可瓦0.3·“、流速为06米/分钟米的斜率为由式(15)(16)整理得_。X。。aFw_2588O04,BDQDVVD‘体’=1725(17).均一下不一一。。VL’006V】Q/矶Q甲方程式修正为最后根据试验测定的穿透曲线进行如田了.。,云=172SH一70所示的排布求出所需串联的固定床的数目工作时间为〔例们某工厂排出废水流量为3782余丫。。.。”,,吞二1725xl22一70=1峨05小时天(263米/分钟)C口刀为10毫克/升杯n维10期一.601。求处理后出水的COD小于20毫克/升试验测。_378224口/.”,J万~=657定的穿透曲线如图7A走—一下二米曲线所示测定条件流y‘肠Q速为。.286米丫分钟·忍,空床停留时间为25一2.4米,3。分钟炭的装填密度为401公斤/米试计算2。63A~。:炭床横截面积一。”919米、、0286所需串联的活性炭固定床的数目尺寸投炭盆、达到处理要求时炭床的工作时间及炭床再一3·。一一二‘2米生前的工作时间炭床直径d了零了‘而妥粤。计算过程如下1.假定每个炭床的穿透曲线都与试验穿6。一57。。,炭床深H~715米遥曲线A相同由于后面炭床的吸附作用实49。工入9际运行中的穿透曲线要比试验测定的穿透曲线.A要更好些,3每台床的装炭量所以这是一种保守而安全的假·。。W=BD=65lx401=26346公斤设。,,、Z、4每台床达穿透点的工作时间如图7按1550倍床体积的距离VV,,。由图7知道达穿透点处理水量为1550F平移与曲线A相同的曲线V一1550倍床体倍床体积,积水量相当于第一床达到处理要求肠~20毫所以。,克/升的出水量添加曲线直到最后一条曲。1550B1550父657双的起点接近于第一床达饱和时(即床中全部W26346。涣与进水浓度相平衡)所处理的水量图7指.”,。=3865米水/公斤炭启必须有三个床串联运行同时还须增加一合,作备用当第一台床达到(或接近)饱和时o。865又0。4。,。,。_LVD3‘~.,一二二二一一0怪巧了石,J、口U切换下来并把备用床串联到第三台床的后~犷内~2.4=,。瑙如此循环下去~。9126天5.炭床再生前的工作时间侧勺汪QOU书召余祝智饭-—7的,由图排布知道每合床在进行再生前的处理水4600,量可达倍床体积所以再生前的实际处理水量为〕必梦00.346又657=302220米二2止二为杯斗笛军袭斧用床再生前工作时间为书=302220/3782=79.9天。图7例4的穿透曲线符号说明.2求炭床的尺寸,盆Ca几户刁coB固定床横截面积米凡,,‘活性炎容积米:床体积_HA,食对停留时间25分钟=废水流量进水中溶质浓度毫克/升一Q,穿透点时出水中溶质浓度毫米/升.一一一1/25分钟一:4小时一,号乳耗场点时出水中溶质浓度毫克/升丈之d,,活性炭装填密度公斤炭/米。一:,。,=O1天固定床中废水流速米V分钟米n一602.化工1935年第14卷”.,tewarTreatent,P383403,PN0尤tF气月琳。传质区长度米Wasteln一re-all,.,r,ntHIneEnglewdiffsN匕w固定床吸附剂层总高米~的Cl,.·1982流率常数,米丫公斤小时Jex明y,...,“2丫VeberrPhysi。洲lb.calProceg,,〔〕WJJml吸附剂童公斤orarrO,,.,O,,f丫VteQuality伪ntIP2峨6J为山炭的吸附容量公斤/米,,.iley&ngNewYork1972,3W豁废水流量米/小时oralt..lls,..‘.〔3〕FnwHJ;HtchinRAC人,达到穿透点时的工作时间,小时.,,.E”973〔10〕155(1966),在穿透点和耗竭点之间炭床单位横截面积上,.”,〔魂〕许保玖编著当代给水与废水处理原理讲义,,盆的出水量/米·,,.米pa7一59清华大学出版社1955B,,...!出水达c每公斤炭处理的废水量/,,召”,y.几人凡附值时米〔5〕拉马尔奥R5著严忠琪译废水处理概论p.,,.公斤炭36a一374中国建筑工业出版社1982,吕..3·(rvicbR,“titroAds处理水量米/米炭小时6〕PeJAcvaed以bo~,,·,,Pt沁nfor、VastewaterTreatmentP13一16达穿透点时炭床单位横截面积上的累积出水..CRC尸ress,e,1981,.2In量米/米za..,“r,〔7〕AdH5Industr该1丫VagtawateMan达耗蝎点时炭床单位横截面积上的累积出水于,.,,entHandb00P324MdGw一Hill,.2朗m砂一ra量米/米,.Ie,2976n,活性炭重量公斤,·.,,〔8〕(美)卡尔普RL.,卡尔普GL.著俞浩鸣译,吸附的溶质量克‘,,,城市污水高级处理P.129中国建筑工业出版社,2975年.参考文献,,,.〔9〕杨润昌化工环保5〔5〕(1985).「..1BenefieldL;udns;丫Veand..,“〔〕DJUJF〔10〕U5EpApssDesign如Ianualfor《、卜.,‘esrateranrocerocessChi丫Vd,,,.B乙卫rntry匆rnAdtlonEPA625一71一002a1973boso印八YD系列导热油系统工艺设计王化淳,(化工部第一设计院天津)本文。介绍并提出了YD系列导热油系统工艺设计方法及设计中应注意的若干间题文中还提出、,了根据YD系列导热油的有关物性数据用电子计算机进行关联回归的关联式可供目前设计计算。时用、、、、、、地应用于石油化工轻工纺织印染食精一概述、、、、馏品造纸机械制造建材等部门的反应,、、、。随着现代化工业的发展在世界工业应用蒸发干燥加热或冷却等操作中这主上已有五十余年历史的载热体导热油的品要是因为在较高的工艺要求温度条件下(例如,—。2000℃,种日趋繁多产量与需用量日趋增加它广泛一30)一般的载热体水蒸汽的自—