某炼油厂采用吸附进行深度处理，处理量为X m3\d,废水COD=120 mg\L,出水要求低于30 mg\L,要求设计该吸附塔

【专家解说】：设计任务书 一、 设计题目 活性炭吸附废水的吸附塔设计 二、 设计任务及操作条件 1、处理水量Q=200m3/h 2、原水COD平均120mg/L 3、出水COD小于30mg/L 4、活性炭吸附量q=(0.12~0.2)g COD/g炭 5、活性炭与水接触时间10~30min 6、污水在塔中的下降流速5~10m/h 7、反冲洗水的线速度28~32m/h 8、反冲洗时间4~10min 9、冲洗间隔时间72~144h 10、炭层冲洗膨胀率30%~50% 11、水力输炭管道流速0.75~1.5m/s 12、水力输炭水量与炭量体积比例10:1 三、设计内容 1、设计方案的确定及流程说明 2、吸附塔的面积、塔径、高度、容积、活性炭质量、再生周期等计算 3、吸附塔附属结构的选型与设计 4、吸附塔工艺流程图 5、吸附塔计算图 6、设计说明 7、参考文献 设计方案和流程的说明 由于电镀废水中Cr6+属于有毒重金属离子，不能直接排放。根据国家环境标准对废水的处理要求，考虑经济性与实用性，选用活性炭吸附,采用二塔并联降流式固定装置。 吸附是一种物质在另一种物质表面上进行自动累积或浓积的现象，可以发生在气-液，气-固，液-液两相之间。在污水处理中，吸附则是利用多孔性固体物质的表面吸附污水中的一种或多种污染物，从而达到净化水质的目的。活性炭是常用吸附剂之一。 固定床吸附器最大的优点是结构简单、造价低、吸附器磨损少、使用方便。它是污水处理中常用的吸附装置。污水连续地流过装有吸附剂的固定床层，被吸附后的污水连续排出。当出水水质不符合要求(即床层被穿透)时，则停止进水，将吸附剂再生。固定床根据水流方向又分为升流式和降流式两种。降流式水流自上而下，出水水质较好，但水头损失大，需对床层定期进行反冲洗。而升流式水流由下而上流动，这种床型水头损失增加较慢，运行时间较降流式长。 根据处理水量、原水水质及处理要求，固定床可分为单床和多床系统，单床一般用于处理规模小的工艺。多床层又分并联、串联两种，该设计根据实际要求选择大规模处理，出水要求低的并联方式。 设计参数选择及计算 1、设计参数选择 处理水量200m3/h、原水COD平均120mg/L、出水COD=30mg/L、活性炭的吸附量q=0.14gCOD/g炭、活性炭与水接触的时间30min、污水在塔中下降的流速V=8m/h、反冲洗水的线速度28m/h、反冲洗时间6min、反冲洗间隔时间80h、炭层冲洗膨胀率45%、水力输炭管道流速0.8m/s、水力输炭水量与炭量体积比例10:1、炭层密度ρ=0.43t/m3。 计算 ①吸附塔的面积: 2 ②每个塔的面积: 2 ③吸附塔直径: ④吸附塔炭层的高度: ⑤每个吸附塔的炭层容积: 3 ⑥每塔填充活性炭质量: ⑦每塔每天应处理的水量: ⑧每个吸附塔每天应吸附的值: ⑨活性炭再生周期: 三、吸附塔附属结构的选型和设计 ⒈活性炭 活性炭是最常用的非极性吸附剂，由木炭、坚果壳、煤等含碳原料经炭化与活化制得的一种多孔性含碳物质，有大的比表面积(600~1500m2/g)，吸附容量大，吸附能力强，该设计属于液相吸附，一般用孔径为(210-3~0.1)的活性炭。它有稳定的化学性质，易再生与再利用，来源广、价格低。它对铬阳离子也有还原作用;在选用活性炭处理装置设备时应选不锈钢材料，防止活性炭与普通钢材接触发生严重的化学腐蚀。 2. 支撑装置 位于填料底部，安装平稳，既要保证能够支撑填料层的质量，又要保证液体能通畅的流动，具有耐腐蚀性，耐压，耐冲击。根据以上要求我们常选用不锈钢作为支架材料。 液体分布装置 让液体分布装置设在塔顶，让废水均匀的分 布在填料表面，设备的耐腐性强。考虑易于维修又使布水 均匀，且具有一定的水力冲刷强度及直径大小，选用 不锈钢材料的可拆卸多孔管布水装置。 4.液体出口装置 沉降式,出口位于塔底。管与塔接触部分密封性好，防止出现液封现象，保证出水通畅流出，还要防腐蚀，耐压，耐冲击。选排水管的直径为100mm，多用价格低、容易得的铸铁。 5.反冲洗设备 防止堵塞，设在吸附层的下方，孔管布水，孔径为10mm，使冲洗水在整个底部平面均匀分布，冲洗时间为6min,每80h冲洗一次。以长久利益来看，选用费用高，操作简单，能较长时间向塔内输水，泵小、耗电较均匀的冲洗水塔来排冲洗后的水。 四、吸附塔工艺流程图 吹出气 A、B并联吸附，C再生; 加料 下一个阶段是:A再生，B、 C并联吸附;再下一个阶段 是:A、C并联吸附时，B再 生。这样以此类推。 A B C 产品 部分产品用作再生气 吸附塔计算图 设计说明 1、设计要求: ①处理水量大、出水水质高、可回收、吸附剂可再生、设备耐腐性强。 ②采用柱状活性炭进行吸附，不易堵塞。若用粉末活性炭吸附，要防火防爆，而且对设备要求也高，投资高，麻烦。 ③反冲洗时要让冲洗水均匀分布，有足够的冲洗时间，冲洗后的水要及时排出。 ④活性炭的再生:吸附剂在达到吸附饱和后，必须进行脱附再生才能重复使用。所谓再生，及在吸附剂本身不发生或很少发生变化的情况下，用某种方法把吸附质从吸附剂空隙中除去，恢复它的吸附能力，这样就可以大大的减少水处理运行成本。再生分为:加热再生法，化学氧化再生法，溶剂再生法。我们选用加热再生法，它是目前最常用最有效的一种再生方法。其再生步骤如下: a. 脱水:使活性炭和含铬电镀废水进行分离。 b. 干燥:加热到100~150℃，将吸附在活性炭细孔中的水分蒸发出来，同时使一部分低沸点的有机物也够挥发出来。 c. 炭化:加热到300~700℃，使高沸点有机物热分解，一部分低沸点有机物挥发，另一部分被炭化留在活性炭细孔中。 d. 活化:加热到700~1000℃，将炭化阶段留在活性炭细孔中的残留物用活化气体(如水蒸汽、CO2及O2)进行氧化反应，反应产物以气态形式逸出，达到重新造孔的目的。 e. 冷却:把活化后的活性炭用水急剧冷却，防止氧化。 主要设计参数: 参 数 内容 吸附塔面积A 每个塔面积A’ 吸附塔直径D 吸附塔炭层高度h 每个塔炭层的容积V 每塔填充活性炭质量M 每塔每天应处理水量Q1 每个吸附塔每天吸附COD值 活性炭在生周期T 数 值 25m2 12.5m2 4m 4m 50m3 21.5t 2400t 216kg/d 14d 影响吸附的因素: ①吸附剂的种类:一般来说，极性吸附剂易吸收极性吸附质，非极性吸附剂易吸收非极性吸附质。 ②活性炭的比表面积:比表面积(600~1500m2/g)越大，吸附能力越强，吸附量越大。 ③孔结构:孔径越大，比表面积越小，吸附能力差。该设计属于液相吸附,孔径一般为(210-3~0.1)。 ④ 温度:其他条件不变的条件下，低温有利吸附，升温有利脱附。 ⑤pH值:在酸性溶液中，活性炭的吸附率要比在碱性溶液中高一些。 ⑥接触时间: 在进行吸附操作时，应保证吸附质与活性炭有一定的接触时间，使吸附接近平衡，以充分利用活性炭的吸附能力。吸附速度越大，吸附时间就越短。 七、参考文献 《环境工程原理》 化学工业出版社 主编:张柏钦，王文选 2003,7 《水污染控制技术》 化学工业出版社 主编:王金梅，薛叙明 2004,3