Техника и технология защиты водной и воздушной среды от загрязнений

Мокрые пылеуловители

Процесс мокрого пылеулавливания основан на контакте запыленного газового потока с жидкостью (обычно с водой), которая захватывает взвешенные частицы и уносит их из аппарата в виде шлама. В ряде случаев мокрые пылеуловители конкурируют с рукавными фильтрами и электрофильтрами. Эти аппараты позволяют очищать газы от частиц размером до 0,1 мкм и одновременно от газообразных вредных веществ, то есть использовать в качестве абсорберов.

К низконапорным аппаратам ( менее 1500 Па) относятся скрубберы, барботеры, мокрые центробежные аппараты. К высоконапорным относятся скрубберы Вентури.

Эффективная работа мокрых пылеуловителей зависит от выбора средств подвода орошения - форсунок, работающих под высоким давлением, и оросителей.

Во всех мокрых пылеуловителях происходит "брызгоунос". интенсивность которого определяется скоростью газового потока в свободном сечении аппарата и способом подвода орошающей жидкости. Каплеулавливающие устройства могут монтироваться в одном корпусе с пылеуловителем, а могут в виде отдельного аппарата. В качестве каплеуловителей могут использоваться обычные циклоны ( рис. 10.12).

Рис. 10.12. Малогабаритный циклон каплеуловитель с производительностью по газу до 84000 м.куб./ч

В полых аппаратах газопылевой поток пропускают через завесу распыляемой жидкости. При этом частицы пыли захватываются каплями промывочной жидкости и осаждаются в промывателе, а очищенные газы удаляются из аппарата. По направлению движения газов и жидкостей скрубберы делятся на противоточные, прямоточные и с поперечным подводом жидкости. Полые форсуночные скрубберы обеспечивают высокую степень очистки только при улавливании частиц размером больше 5 мкм.

Насадочные газопромыватели представляют собой колонны, заполненные насадками различной формы ( рис. 10.13). Эти аппараты рекомендуется применять в тех случаях, когда процессы улавливания пыли сопровождаются охлаждением газов и абсорбцией. Расход орошающей жидкости до 2,6 .

Рис. 10.13. Противоточный насадочный скруббер

Наиболее эффективными аппаратами являются скрубберы Вентури со скоростями газового потока до 150 м/с ( рис. 10.14). Общей особенностью этих аппаратов является наличие трубы распылителя, в которой происходит процесс дробления капель, и установленного за ней циклона-каплеуловителя. Здесь при улавливании пыли размером 1 мкм решающее значение имеют инерционные силы, при осаждении частиц менее О,1 мкм - диффузионные силы. Эти аппараты отличаются большими гидравлическими потерями - до 20000 Па. Удельный расход жидкости - до 1,5 .

Рис. 10.14. Конструкции скруббера Вентури

Электрофильтр - это аппарат с вертикальным и горизонтальным движением газового потока, в котором размещены осадительные и коронирующие электроды. Осадительные электроды заземлены, а к коронирующим подводится выпрямленный ток высокого напряжения. Между двумя осадительными плоскостями натянут ряд проводов. В пространство между плоскостями подается запыленный газ. В поле коронного разряда частицы заряжаются и движутся к осадительным плоскостям, с которых они периодически удаляются.

Электрофильтры имеют низкие энергозатраты - до 0,5 на 1000 газа, высокую степень очистки частиц любых размеров и низкое газодинамическое сопротивление. Скорость очищаемого газа в активной зоне не превышает 1,7 м/с. Сухие электрофильтры применяют, если количество очищаемых газов более 100 . Для очистки меньших количеств газа применяют мокрые электрофильтры, которые требуют обработки шламов.

Экозащитная техника и технология очистки сточных вод

Механическая очистка

Механическую очистку производят для выделения из воды дисперсных примесей путем процеживания, фильтрования, отстаивания, центрифугирования.

Для удаления частиц крупнее 0,5 мм используют процеживание и грубое фильтрование, при тонком фильтровании улавливаются частицы размером менее 0,5 мм. Размер уловленных примесей зависит от размера отверстий фильтрующего материала. Материалами фильтров могут служить гравий, кварцевый песок, керамзит, антрацит, древесный уголь, искусственные материалы.

Отстаивание позволяет выделить как более легкие, так и более тяжелые, чем вода, примеси. Степень очистки зависит от времени отстаивания и условий работы отстойника. Так в пруде-отстойнике можно выделить из воды свыше 90% примесей. Для выделения из воды тяжелых механических примесей с размером частиц более 0,25 мм используют песколовки.

Принцип действия песколовок основан на уменьшении скорости движения твердых частиц в потоке жидкости, когда тяжелые частицы опускаются на дно. Песколовки делятся на горизонтальные с прямолинейным или круговым движением жидкости и вертикальные, в которых жидкость движется вертикально вверх ( рис. 10.15).

Рис. 10.15. Основные схемы песколовок

Скорость оседания частиц в покоящейся жидкости называют гидравлической крупностью частиц. Например, гидравлическая крупность песчаной частицы диаметром 0,25 мм составляет 24 мм/с, диаметром 0,15 мм - 13 мм/с. В горизонтальных песколовках скорость движения сточных вод поддерживается в диапазоне 0,15-0,30 м/с.

Для удаления из воды легких примесей применяют нефтеловушки различных конструкций. Как правило, они оборудуются щелевыми трубами для удаления и отвода всплывших нефтепродуктов, скребковыми транспортерами для сбора осадка, насосами для удаления этого осадка. При начальном содержании нефти от 400 до 3500 мг/л нефтеловушка способна снизить содержание нефти в воде до 50 мг/л.

Исходными данными для расчета являются средний расход нефтесодержащих вод , минимальный размер нефтяных частиц которые должны быть отделены в нефтеловушке, а также температура очищаемых вод, которая определяет плотность и динамическую вязкость воды .

Нефтеловушка — это динамический отстойник, в котором за время пребывания нефтесодержащих вод нефтяные частицы успевают достичь поверхности воды. Длина одной секции нефтеловушки может быть от 12 до 36 м. Необходимая длина нефтеловушки определяется по следующей формуле:

( 10.9)

где - глубина проточной части нефтеловушки, обычно принимаемая от 1,2 до 2,0 м; - средняя скорость потока, обычно принимаемая от 4 до 6 мм/с; - коэффициент использования объема нефтеловушки, обычно принимаемый 0,5; - скорость всплытия (гидравлическая крупность) нефтяных частиц под действием архимедовой силы, определяемая из выражения (10.2) с учетом разницы плотности воды и нефти; - удерживающая от всплытия скорость, значение которой при ламинарном режиме течения равно нулю, а при турбулентном

( 10.10)

где - коэффициент гидравлического сопротивления нефтеловушки.

Отстаивание сточных вод производят в прудах-накопителях и прудах-отстойниках. Эта операция является конечной стадией механической очистки перед сбросом воды в водоемы или перед другими стадиями более тонкой очистки. Содержание нефти и нефтепродуктов после отстаивания в течение двух суток можно снизить до 15 мг/л при начальном содержании до 2000 мг/л.