环境工程原理课程设计

《环境工程原理》课程设计

设计题目活性炭吸附含铬电镀废水的吸附塔设计设计者日期

班级 2008级环境监测与治理技术

指导老师日期中国工程物理研究院工学院

设计任务书

一、设计题目

活性炭吸附含铬废水的吸附塔设计

二、设计任务及操作条件

1.处理水量 Q=200m3/h

2.原水COD平均 120㎎/L

3.出水COD小于30㎎/L

4.活性炭吸附量q=(0.12～0.2)gCOD/g炭

5.活性炭与水接触时间 10～30min

6.污水在塔中下降流速 5～10m/h

7.反冲洗水线速度 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.水利输水管道流速 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和设计

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

目录

一、设计方案的确定及流程说明 (1)

二、工艺计算与主要设备计算 (1)

三、吸附塔附属结构的选型和设计 (3)

四、处理污水工艺流程图 (5)

五、吸附塔计算图(附后） (6)

六、吸附塔设计说明 (6)

七、参考文献 (8)

一、设计方案的确定及流程说明

含铬电镀废水含有重金属离子Cr6+ ,它有剧毒，不能直接排放，排放的污水不符合排放标准。根据《设计任务书》所给条件，Q=200m3/h,水量较大，再考虑经济与实用性，该设计选用二塔并联降流式固定床吸附塔，二塔吸附，一塔再生。

固定床吸附是常用的污水处理方法，它的流程中吸附与脱附是分开的，结构简单，操作比较容易，造价低，而移动床流程中吸附与脱附在同一设备中，技术、结构复杂，操作困难。固定床根据水流方向有升流式和降流式。降流式固定床中，水流自上而下流动，流速较快，与填料接触时间短，填料不易堵塞，出水水质达排放标准，但水对填料磨损较大，吸附后水头损失较大，特别是处理含悬浮物较多的污水时，为防止炭层堵塞，先将污水经过砂滤柱进行过滤处理，并对床层定期进行反冲洗，有时还需在吸附层上部设表面冲洗设备；在升流式固定床中，水流自下而上流动，流速缓慢，水与填料接触时间较长，压头损失较小，当水头损失增大后，可适当提高进水流速，使充填层稍有膨胀，达到自清的目的，但进水波动较大，吸附层表面设冲洗装置易流失吸附剂，处理效果也不太好。因污水具有腐蚀性，所以工艺流程中的各个部件、附属配件均应选用防腐性好的材料进行工艺。

二、工艺计算与主要设备计算

1、设计参数选择

① 处理水量 Q=200m 3/h ② 活性炭的吸附量 q=0.15gCOD/g 炭 ③ 污水在塔中下降流速 V 0=8m/s ④ 接触时间 t=30min ⑤ 炭层密度 ρ=0.5t/m 3 ⑥ 原水COD 平均浓度 C 0=120mg/L ⑦ 出水COD 小于30mg/L ⑧ 反冲洗水线速度 V 1=30m/h ⑨ 反冲洗时间 t 1=7min ⑩ 冲洗间隔时间 t 2=100h 2、设计计算

吸附塔的面积、塔径、高度、容积、活性炭质量、再生周期等计算 ⑪ 吸附塔面积A A=

0V Q =8

200=25m 2 采用二塔并联降流式固定床，则 n=2 则每个塔的面积A ' A '=n

A =

2

25

=12.5m 2 ⑫ 吸附塔直径D D=

π

'

4A ∙=

14

.35

.124∙=3.99m 取4m ⑬ 吸附塔炭层高度h h=t V ∙0=8×30/60=4m ⑭ 每个吸附塔炭层体积V V=h A ∙'=12.5×4=50m 3 ⑮ 每塔活性炭质量M M=ρV ∙=0.5×50=25t ⑯ 每塔每天应处理水量Q 1

Q 1=242

∙Q =100×24=2400t

⑰ 每个吸附塔每天应吸附COD 值W W=)30120(1000

2400

)(01-∙=

-∙C C Q =216kg/d ⑱ 活性炭再生周期T T=

216

15

.0100025∙∙=∙W q M =17.36d 取17d 三、吸附塔附属结构的选型和设计

1、填料

要求：填料是吸附塔处理污水的关键，污水具有腐蚀性，则要求填料具有防腐性，且填料应具有吸附性能好（吸附量大、比表面积大、孔隙率高等),化学性质稳定（不与污水反应），能经受水浸、水冲、高温、高压作用，不易破碎，而且还要价格便宜，来源广泛。 选型：采用新化x-16炭，它符合填料的基本要求，它的比表面积979m 2/g,孔体积0.63m 3/g,强度大于90%，堆积密度小于等于500g/L ，采用柱状粒子，冲刷强度较颗粒大，直径3～3.5mm ，长3～8mm 。 2、支撑装置

要求： 支撑装置安装在填料下，用来支撑填料层及其所持的液体的质量 ，因此它要有足够高的机械强度，同时为了保证填料塔的通过能力及正常操作，支撑装置及其附属的气体通道面积应大于填料层的自由截面积，及塔在塔截面上的空隙面积。或者说这一区域的空隙率应该大于填料层中的空隙率，否则当气速增大时将首先在支撑装置处出现液泛现象。污水有腐蚀性，要求支撑装置防腐蚀。

选型：选用多孔板填料层的活性炭质量M=25t，则选择的多孔板F支 3×105N，材料选用镀锌钢板，为圆形，圆形与矩形、正方形比较，优点是不易堵塞，流水均匀，直径D'=D=4m，厚度d=100mm。

3、液体分布装置

要求：液体分布装置设在塔顶，为填料层提供足够数量并分布均匀适当的布水孔，以保证液体初始均匀的分布。液体分布装置对填料塔的性能影响很大，若液体初始分布不均匀则填料层内有效湿润面积会减小，并可能会出现偏流和沟流现象，降低塔的传质分离效果，填料塔直径越大液体分布装置越为重要。还应具有防腐性，易维修。

多孔管布水，利于维修。这里也选用可拆

卸的多孔管布水，材料为高分子聚合物的

塑管。布水管分为主管与支管，主管在塔外，

支管在塔内。

大直径吸附塔布水管4、液体出口装置

要求：液体出口装置位于塔底，因出水仍为污水，所以出水装置

要有一定的防腐性及防阻性，还要有抗冲击性。

选型：考虑出水为污水，建一个回流装置——回流沟与回流池，

及一个排水管道，回流装置用钢筋混凝土建，当回流池达到一定深度，

用泵将污水送入吸附塔。排水管道用铸铁管，铸铁管价廉耐腐蚀，常

用于埋在地里，采用DN200。在出口设一个监测水管。

5、反冲洗设备