PL188129B1 - Sposób adsorpcyjnego doczyszczania ścieków - Google Patents

Abstract

Sposób adsorpcyjnego doczyszczania ścieków polegający na usuwaniu w procesie ciągłym zanieczyszczeń organicznych ze ścieków przemysłowych metodą ich adsorpcji na adsorbentach pyłowych o małej powierzchni właściwej, znamienny tym, że kontaktowanie ścieków z adsorbentem zachodzi w złożu o wymuszonej zorganizowanej cyrkulacji, w którym średnia koncentracja adsorbentu jest co najmniej dwa razy większa niż koncentracja adsorbentu w strumieniu dopływowym.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób adsorpcyjnego doczyszczania ścieków zwłaszcza usuwania zanieczyszczeń organicznych ze wstępnie oczyszczonych ścieków powstających w przemyśle kokso lub petrochemicznym.

Znanych jest szereg metod oczyszczania ścieków przemysłowych, spośród których najbardziej rozpowszechniony jest proces biologiczny. Po oczyszczaniu biologicznym w ściekach występują jeszcze związki organiczne zarówno nierozłożone jak i będące produktami biodegradacji wysokodrobinowych węglowodorów aromatycznych, które nie ulegają lub bardzo trudno ulegają dalszemu rozkładowi biologicznemu. W wyniku tego wskaźnik ChZT ścieków np. koksowniczych po oczyszczaniu biologicznym często dochodzi lub przekracza wartość 300 mg/l. W koksowniach stosujących mokre gaszenie koksu, minimalizuje się skutki niedomagań biologicznego oczyszczania ścieków kierując ich część do gaszenia koksu. W koksowniach stosujących suche gaszenie koksu, które takich możliwości nie maj^ konieczne jest doczyszczanie ścieków przed ich zrzutem do wód powierzchniowych.

Jednym ze znanych sposobów oczyszczania ścieków jest metoda adsoprcyjna, w której na ogól brak uzasadnienia stosowania klasycznych, drogich węgli aktywnych o powierzchni właściwej ponad 850 m²/g, ponieważ dostateczną efektywność doczyszczania można uzyskać stosując znacznie tańsze węglowe materiały sorpcyjne (karbonizaty, koksy aktywne, oksykoksy) o powierzchni właściwej poniżej 350 m²/g.

Przyczyną ograniczającą stosowanie metody adsorpcyjnej jest bariera ekonomiczna polegająca na tym, że aktualny poziom opłat za korzystanie ze środowiska jest wielokrotnie niższy niż koszt adsorpcyjnego doczyszczania ścieków. Również zastosowanie tańszych węglowych materiałów sorpcyjnych niepoprawia ekonomiki procesu doczyszczania w stopniu zapewniającym jego opłacalność, ponieważ spadek jednostkowej ceny adsorbentu jest niwelowany wzrostem kosztów aplikacji i utylizacji sorbentu zużytego.

Z polskich zgłoszeń patentowych nr P 304 522 i P 316 104 znane jest sorpcyjne oczyszczanie ścieków przemysłowych przy pomocy pyłu koksowego, który mimo słabych własności adsorpcyjnych (powierzchnia właściwa nie przekraczająca 50 m²/g), ze względu na niską cenę stanowi atrakcyjny materiał sorpcyjny. Sorpcyjne doczyszczanie ścieków przy użyciu materiału pylistego o słabych własnościach sorpcyjnych stwarza jednak kilka problemów stawiających pod znakiem zapytania realizację procesu w skali przemysłowej. Zarówno duże objętości ścieków jak i wysokie jednostkowe zużycie sorbentu, praktycznie przekreślają przydatność stosowania do tego celu konwencjonalnych technologii opartych na procesie periodycznym (zastosowanie reaktorów z mieszadłami mechanicznymi). W takim przypadku należy liczyć się bowiem z poważnym wzrostem kosztów aplikacji wynikającym z konieczności stosowania aparatury wielkogabarytowej.

Celem wynalazku jest określenie warunków dla stworzenia racjonalnej, a zarazem ekonomicznej technologii adsorpcyjnego doczyszczania ścieków przemysłowych.

188 129

Istota wynalazku polega na tym, że kontaktowanie ścieków z adsorbentem zachodzi w złożu o wymuszonej zorganizowanej cyrkulacji, w którym średnia koncentracja adsorbentu jest co najmniej dwa razy większa niż koncentracja w strumieniu dopływowym.

Sposób według wynalazku objaśniono na rysunku przedstawiającym adsorber z wymuszoną cyrkulacją zawiesiny, w którym zachodzi kontaktowanie ścieków z adsorbentem. Cylindryczna przestrzeń robocza adsorbera jest podzielona na dwie współosiowe strefy. Strefę wewnętrzną stanowi rura centralna 1, natomiast strefą zewnętrzną jest przestrzeń o przekroju pierścieniowym pomiędzy rurą centralną 1 i zewnętrzną ścianą adsorbera 2. Przygotowana wstępnie mieszanina adsorbentu ze ściekami, o ustalonej koncentracji fazy stałej jest w formie zawiesiny podawana przez pompę 3, od dołu do absorbera w głównym strumieniu ścieków przez dyszę inżektora 4 umieszczonego na wlocie do rury centralnej 1 względnie przez króciec 5 umieszczony w połowie wysokości aparatu. W rozruchowym etapie pracy aparatu rozpoczyna się proces powstawania, a następnie zagęszczania cyrkulującego w sposób zorganizowany złoża adsorbentu. W strefie nad wylotem rury centralnej 1 następuje podział strumienia zawiesiny na strumień wylotowy a i cyrkulujący b. Przy stałym dozowaniu zawiesiny 0 zadanej koncentracji, po etapie rozruchowym, w przestrzeni roboczej adsorbera ustala się stan równowagi warunków hydraulicznych, charakteryzujących się tym, że przy zagęszczonym złożu, koncentracja adsorbenta w wylotowym strumieniu a zawiesiny jest równa koncentracji w strumieniu dolotowym.

W wyniku technologicznych prób kontaktowania faz w aparacie z wymuszoną przez inżektor zorganizowaną cyrkulacją złoża, obok oczywistego spełniania warunku intensywnego mieszania faz, stwierdzono nieoczekiwane zjawisko zróżnicowania czasów przebywania fazy stałej i ciekłej. Czas przebywania fazy stałej jest kilkakrotnie wyższy niż czas przebywania cieczy, co jest równoznaczne ze znaczącym wzrostem koncentracji adsorbentu w złożu. Koncentracja ta liczona jako stosunek masy adsorbentu cyrkulującego w aparacie do objętości jego przestrzeni roboczej jest kilkakrotnie większa niż koncentracja ciała stałego w strumieniu dopływowym. Uzyskiwany w próbach wzrost koncentracji wyrażony jako stopień zagęszczania złoża i wyliczony na tej podstawie średni czas kontaktu faz ilustrują przedstawione przykłady.

P r z y k ł ad 1:

Do aparatu o objętości roboczej 0,7 m³ wyposażonego w dyszę o średnicy 26 mm doprowadzano w sposób ciągły strumień ścieków o natężeniu przepływu równym 11 m³/h i początkowej koncentracji pyłu koksowego równej 12,7 kg/m³. Masa pyłu koksowego cyrkulującego w aparacie wynosiła 56 kg.

Stopień zagęszczenia złoża: 55/(12,7 x 0,7) = 6,3

Średni czas kontaktu: 56/( 12,7 x 11) x 60 - 24 mi n

Przykład 2:

Do aparatu o objętości roboczej 0,7 m3 wyposażonego w dyszę o średnicy 26 mm doprowadzano w sposób ciągły strumieniem ścieków o natężeniu przepływu równym 11 m3/h 1 początkowej koncentracji pyłu koksowego równej 6,3 kg/m3. Masa pyłu koksowego cyrkulującego w aparacie wynosiła 22,5 kg.

Stopień zagęszczenia złoża: 22,5//6,3 x 0,77 = 5,1

Średni czas kontaktu: 22,5/16,3 x 11) x 60 = 19,5 min

Przykład 3:

Do aparatu o objętości roboczej 0,7 m3 wyposażonego w dyszę o średnicy 48 mm doprowadzano w sposób ciągły strumieniem ścieków o natężeniu przepływu równym 26,4 m^J/h i początkowej koncentracji pyłu koksowego równej 6 kg/m3. Masa pyłu koksowego cyrkulującego w aparacie wynosiła 23 kg.

Stopień zagęszczenia złoża: 23/(6 x 0,7) = 5,5

Średni czas kontaktu: 23/(6 x 26,4) x 60 - 9 min

188 129

Opisany w przykładach aparat został przetestowany w warunkach przemysłowych w ruchu ciągłym 72 godzinowym. Testowano proces oczyszczania ścieków koksowniczych przy użyciu pyłu koksowego z elektrofiltrów. W czasie testów otrzymano 70% usunięcie zanieczyszczeń organicznych w ściekach oznaczone jako redukcja całkowitego węgla organicznego (TOC) oraz ponad 90% redukcję zawartości w ściekach wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (PAH).

wylot ścieków doczyszczonych

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2.00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób adsorpcyjnego doczyszczania ścieków polegający na usuwaniu w procesie ciągłym zanieczyszczeń organicznych ze ścieków przemysłowych metodą ich adsorpcji na adsorbentach pyłowych o małej powierzchni właściwej, znamienny tym, że kontaktowanie ścieków z adsorbentem zachodzi w złożu o wymuszonej zorganizowanej cyrkulacji, w którym średnia koncentracja adsorbentu jest co najmniej dwa razy większa niż koncentracja adsorbentu w strumieniu dopływowym.