RU219525U1 - Адсорбер - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к технологии защиты окружающей среды и может быть использована для сорбционной очистки сточных вод предприятий угледобывающей, химической, металлургической и др. отраслей промышленности. Адсорбер включает корпус, внутренний перфорированный канал, внутренний и внешний фильтрующие элементы из гранулированного углеродного адсорбента, размещенные соосно перфорированному каналу и разделенные между собой сеткой, входной и выходной патрубки. К нижнему торцу внутреннего перфорированного канала подключен мембранный пульсатор, создающий в рабочем пространстве адсорбера знакопеременный поток очищаемой воды. Для снижения вероятности возникновения гидравлического удара на входном патрубке установлен пневматический демпфер. Диаметр входного патрубка в 8-10 раз меньше диаметра внутреннего перфорированного канала. Технический результат: повышение степени использования сорбционной емкости активного угля, увеличение продолжительности рабочего цикла адсорбента и производительности аппарата. 1 ил., 1 пр., 1 табл.

Description

Полезная модель относится к технологии защиты окружающей среды и может быть использовано для сорбционной очистки сточных вод предприятий угледобывающей, химической, металлургической и др. отраслей промышленности.

Известны аппараты для адсорбционного разделения многокомпонентных жидких смесей с неподвижным зернистым слоем, включающие герметичную вертикальную цилиндрическую емкость со штуцерами для ввода и выводы обрабатываемой жидкости, в нижней части корпуса установлена перфорированная решетка, на которую укладывают гранулированный адсорбент, через слой которого пропускается поток очищаемой жидкости [Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1984. - 592 с.].

Недостатками данного технического решения являются недостаточная степень очистки, низкая производительность, обусловленная ограничениями скорости потока очищаемых стоков, а также формирование застойных зон.

Наиболее близким по техническому решению является сорбционный фильтр, включающий цилиндрический корпус с крышками, центральный перфорированный канал, внутренние и внешние фильтрующие элементы, выполненные из материалов на основе углерода, размещенные соосно перфорированному каналу и разделенные между собой сеткой, патрубки для подвода и отвода очищаемой жидкости [RU 1567243, кл. В01D 24/00, 1990 г. (ближайший аналог)].

Недостатком данной конструкции является неполное использование сорбционной емкости активированного угля, обусловленное формированием застойных зон и агрегатированием угольных гранул, что, в свою очередь, ведет к перекрытию части пор адсорбента. Кроме того, повышение производительности аппарата, необходимое при переработке больших объемов сточных вод, возможно только за счет увеличения его габаритных размеров, что значительно увеличивает производственную площадь и величину капитальных затрат на его изготовление.

Задачей полезной модели является увеличение продолжительности рабочего цикла адсорбента и производительности аппарата при сохранении степени очистки сточных вод.

Поставленная задача решается за счет того, что адсорбер оснащается пульсационной камерой, обеспечивающей создание в рабочем пространстве аппарата знакопеременных колебаний потока обрабатываемой жидкости, способствующих струйному перемешиванию сорбционного слоя, а также снижению капиллярного сопротивления пор адсорбента. Для снижения вероятности возникновения гидравлического удара на входном патрубке установлен пневматический демпфер, кроме того диаметр входного патрубка в 8-10 раз меньше диаметра внутреннего перфорированного канала.

Предлагаемое устройство иллюстрируется следующими чертежами. На фиг. 1 показан вертикальный разрез аппарата.

Адсорбер состоит из корпуса 1, внутреннего перфорированного канала 2, сетки 3, отделяющей внешний фильтрующий элемент 4 от внутреннего фильтрующего элемента 5, которые размещены соосно перфорированному каналу и выполнены из гранулированного углеродного адсорбента, входного и выходного патрубков 6 и 7. Сетка 3 служит для предотвращения смешивания гранул углеродных адсорбентов фильтрующих элементов: внутреннего 5 и внешнего 4. Для создания в рабочем пространстве аппарата знакопеременного потока очищаемой воды, к нижнему торцу внутреннего перфорированного канала 2 подключен мембранный пульсатор 8. Для снижения вероятности возникновения гидравлического удара на входном патрубке установлен пневматический демпфер 9, Кроме того диаметр входного патрубка 6 в 8-10 раз меньше диаметра внутреннего перфорированного канала 2.

Адсорбер работает следующим образом.

Загрязненная вода через входной патрубок 6 и внутренний перфорированный канал 2 подается во внутренний фильтрующий элемент 5. Пройдя через слой гранулированного углеродного адсорбента и сетку 3, вода поступает во внешний фильтрующий элемент 4. Очищенная вода собирается в кольцевом периферийном канале, образованном между корпусом адсорбера 1 и внешним фильтрующим элементом 4 и отводится через патрубок 7. На движущийся поток жидкости накладывается пульсирующее возвратно-поступательное движение. Пульсация потока генерируется пульсатором, расположенным в нижней части внутреннего перфорированного канала 2. Возникновение знакопеременных потоков жидкости в слое адсорбента исключает возможность агрегатирования гранул адсорбента и их перекрытие друг другом, тем самым вовлекая в технологический процесс все поры гранул. Кроме того, знакопеременные потоки сопровождаются созданием областей знакопеременного давления, что способствует снижению гидравлического сопротивления пор адсорбента и обеспечивает равномерное распределение молекул адсорбируемого вещества по всей длине пор адсорбента. Это повышает степень использования сорбционной емкости адсорбента и увеличивает время работы аппарата до регенерации угля на 8-10%. Следует учитывать, что разрыхление слоя адсорбента струями воды характеризуется минимальным механическим воздействием на гранулы адсорбента, что особенно важно при использования гранулированного активированного угля с низкой механической прочностью, но имеющего высокую сорбционную емкость. Установка пульсатора в рабочем объеме адсорбера способствует формированию условий для создания гидравлического удара во входном патрубке. Для устранения этого эффекта рекомендуется выполняют диаметр входного патрубка 6 в 8-10 раз меньше диаметра внутреннего перфорированного канала 2. Кроме того, в непосредственной близости от входа в перфорированный канал 2 на входном патрубке подачи загрязненной воды устанавливают пневматический демпфер 9.

Пример. При очистке сточных вод угольных карьеров, содержащих ионы железа и марганца, в качестве внутреннего фильтрующего элемента использован слой активированного угля марки АГ-3, имеющий высокую сорбционную емкость к ионам марганца, а в качестве наружного фильтрующего элемента - слой активированного угля марки СКД-515, обладающего лучшей адсорбционной способностью по отношению к ионам железа. Зависимость степени очистки сточных вод в устройстве с неподвижным и пульсирующем слоем адсорбента, выраженная в виде безразмерной концентрации ионов загрязнителя С/С₀ во времени, показана в таблице 1. Адсорбционный процесс проводили до достижения концентрации загрязнителя в фильтрате 0,9-С₀.

Анализ данных таблицы 1 показывает, что наложение на слой адсорбента знакопеременных колебаний потока обрабатываемой жидкости, способствующих струйному перемешиванию сорбционного слоя, а также снижению капиллярного сопротивления пор адсорбента, увеличивает продолжительность работы адсорбента на 10%.

Технический результат выражается в повышении степени использования сорбционной емкости активного угля за счет наложения на слой адсорбента знакопеременных колебаний потока обрабатываемой жидкости, способствующих струйному перемешиванию сорбционного слоя.

Claims (1)

1. Адсорбер, включающий корпус, внутренний перфорированный канал, внутренний и внешний фильтрующие элементы из гранулированного углеродного адсорбента, размещенные соосно перфорированному каналу и разделенные между собой сеткой, входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что к нижнему торцу внутреннего перфорированного канала подключен мембранный пульсатор, создающий в рабочем пространстве адсорбера знакопеременный поток очищаемой воды, для снижения вероятности возникновения гидравлического удара на входном патрубке установлен пневматический демпфер, а диаметр входного патрубка в 8-10 раз меньше диаметра внутреннего перфорированного канала.