/Cj -константа, зависящая от энергии связи и предельной величины адсорбции, кг/м; а* и С* - равновесные концентрации загрязнения соответственно на

сорбенте, кг/кг, и в воде, кг/м. Константы изотерм адсорбции некоторых загрязнений сточных вод приведены в табл. 5.12.

Таблица 5.12

Константы изотерм адсорбции загрязнений сточных вод

Примечание. В первых четырех колонках представлены данные по очистке сточных вод, содержащих тринитротолуол, в двух последних колонках - данные по сточным водам производства алкилфенольных присадок соответственно MACK и 22-46.

При рассмотрении изотермы Ленгмюра различают три области: I - область, называемая областью Генри, характеризуется крутым восхождением кривой {а* = КаясС*) и соответствует сильно разбавленным растворам; И - область переходная; III - область насыщения.

Основные схемы адсорбционной очистки сточных вод приведены в табл. 5.13.

Адсорбция гранулированным активированным углем осуществляется в насыпных фильтрах или в аппаратах с псевдоожижением угля.

Фильтрование через неподвижный слой активированного угля в насыпных фильтрах производится сверху вниз или снизу вверх (схема Л). В этом случае предусматривается предварительная очистка сточной воды от взвещенных веществ на песчаных фильтрах, так как присутствие их в количестве более 10 г/м вызывает быстрое нарастание потерь напора в сорбционных фильтрах. Наиболее часто практикуется последовательная работа сорбционных фильтров со скоростями фильтрования воды от 1-2 до 5-6 м/ч через загрузку с размером зерен от 1,5-2 до 5- 6 мм. Фильтры с неподвижным слоем угля наиболее рационально применять при регенеративной очистке цеховых сточных вод. При десорбции, осуществляемой химическими растворителями или паром, достигается не только восстановление сорбционной способности угля, но и извлечение продукта, имеющего техническую ценность.

При сорбции в насыпных фильтрах время защитного действия фильтра определяется по формуле

Г = /СЯ -т.

(5.43)

где Н - высота слоя сорбента, м;

/(- коэффициент фильтрующего (защитного) действия, определяемый опытным путем и зависящий от ряда факторов, в том числе начальной концентрации вещества в растворе и скорости фильтрования;

т (постоянная) - потеря врехмени фильтрующего действия. Количество вещества V, кг, задерживаемого фильтром, может быть определено из формулы

(5,44)

где Я- высота слоя сорбента, щ h - эмпирическая константа;

Л) о д s -

Намывной фильтр

Аппарат с мешалкой

Термическая или без регенерации

Адсорбер с псевдоожижением сорбента

Термическая

Деструктивная очистка воды

в я со ш ко

» т о

° S

О ся

о о о

М >-1

" о

ta О Я О 0\ Е

ю S я

а> о

ЕЙ о

Насыпной фильтр

Химическими реагентами.паром

Регенеративная очистка воды

о Р S о

S я о

о ta S= О >-1

Диаметр зерна сорбента, мм

8х 3§?

о Ф

<2д - динамическая активность сорбента, кг/м, равная 0,7 статической его активности; F-площадь фильтра, м.

В аппаратах с псевдоожижением активированного угля (схема Б) сточная вода подается снизу вверх со скоростями 7-10 м/ч. При этом уголь с размером частиц 0,5-1 мм перемешивается восходящим потоком воды и по мере насыщения перемещается от верхних тарелок к нижним. Мелкие взвешенные частицы загрязнений сточных вод выносятся из адсорбера и могут быть удалены совместно со стоками других цехов на общих очистных сооружениях. Такая очистка сточных вод предъявляет повышенные требования к активированному углю, поскольку он подвергается значительному истиранию при псевдоожижении и гидротранспортировании.

Адсорбция порошкообразным активированным углем. Уменьшение размера частиц активированного угля мало влияет на предельную емкость сорбента, но очень сильно влияет на скорость адсорбции. Порошкообразный активированный уголь с размером частиц около 10 мкм достигает 90% равновесного состояния менее чем за 19 мин, в то время как для гранулированного угля потребуется несколько дней.

Процесс очистки с использованием порошкообразного угля протекает в несколько ступеней (схема В). На каждой ступени осуществляются перемешивание активированного угля со сточной водой и реагентом (полиэлектролитом), хлопьеобразование и отстаивание. Сточная вода из отстойника последней ступени фильтруется через песчаный фильтр для задержания активированного угля, который нельзя отделить отстаиванием.

В основу расчета очистки сточных вод в адсорбционных аппаратах с мешалками принято балансовое уравнение

та* -i-QC* =QCo, (5.45)

где т-количество сорбента, кг;

Q -количество сточной воды, м;

Cq-начальная концентрация загрязнений в сточной воде, кг/м; а* и С* - равновесные концентрации загрязнения соответственно на сорбенте, кг/кг, и в воде, кг/м. Количество сорбента, необходимого для очистки сточных вод при одноступенчатой адсорбции, определяется по формуле

Q (Со - С*)

- • (-

Если адсорбция происходит в области Генри изотермы адсорбции (а-==/(адсС*), выражение (5.46) запишется следующим образом:

л аде

Остаточная концентрация загрязнения в очищенной воде (равновесная концентрация вещества в воде) при заданной дозе сорбента определяется по формуле

С* =---. (5.48)

О + АГадст

Если сточная вода очищается в п последовательно соединенных ступенях, в каждую из которых вводится свежий сорбент, концентрация загрязнений в очищаемой воде будет: после 1-й ступени:

Q + Аадс/И