① 某煉油廠採用吸附進行深度處理，處理量為X m3\d,廢水COD=120 mg\L,出水要求低於30 mg\L,要求設計該吸附塔
設計任務書
一、 設計題目
活性炭吸附廢水的吸附塔設計
二、 設計任務及操作條件
1、處理水量Q=200m3/h
2、原水COD平均120mg/L
3、出水COD小於30mg/L
4、活性炭吸附量q=（0.12～0.2）g COD/g炭
5、活性炭與水接觸時間10～30min
6、污水在塔中的下降流速5～10m/h
7、反沖洗水的線速度28～32m/h
8、反沖洗時間4～10min
9、沖洗間隔時間72～144h
10、炭層沖洗膨脹率30%～50%
11、水力輸炭管道流速0.75～1.5m/s
12、水力輸炭水量與炭量體積比例10:1
三、設計內容
1、設計方案的確定及流程說明
2、吸附塔的面積、塔徑、高度、容積、活性炭質量、再生周期等計算
3、吸附塔附屬結構的選型與設計
4、吸附塔工藝流程圖
5、吸附塔計算圖
6、設計說明
7、參考文獻
設計方案和流程的說明
由於電鍍廢水中Cr6+屬於有毒重金屬離子，不能直接排放。根據國家環境標准對廢水的處理要求，考慮經濟性與實用性，選用活性炭吸附,採用二塔並聯降流式固定裝置。
吸附是一種物質在另一種物質表面上進行自動累積或濃積的現象，可以發生在氣-液，氣-固，液-液兩相之間。在污水處理中，吸附則是利用多孔性固體物質的表面吸附污水中的一種或多種污染物，從而達到凈化水質的目的。活性炭是常用吸附劑之一。
固定床吸附器最大的優點是結構簡單、造價低、吸附器磨損少、使用方便。它是污水處理中常用的吸附裝置。污水連續地流過裝有吸附劑的固定床層，被吸附後的污水連續排出。當出水水質不符合要求（即床層被穿透）時，則停止進水，將吸附劑再生。固定床根據水流方向又分為升流式和降流式兩種。降流式水流自上而下，出水水質較好，但水頭損失大，需對床層定期進行反沖洗。而升流式水流由下而上流動，這種床型水頭損失增加較慢，運行時間較降流式長。
根據處理水量、原水水質及處理要求，固定床可分為單床和多床系統，單床一般用於處理規模小的工藝。多床層又分並聯、串聯兩種，該設計根據實際要求選擇大規模處理，出水要求低的並聯方式。
設計參數選擇及計算
1、設計參數選擇
處理水量200m3/h、原水COD平均120mg/L、出水COD=30mg/L、活性炭的吸附量q=0.14gCOD/g炭、活性炭與水接觸的時間30min、污水在塔中下降的流速V=8m/h、反沖洗水的線速度28m/h、反沖洗時間6min、反沖洗間隔時間80h、炭層沖洗膨脹率45%、水力輸炭管道流速0.8m/s、水力輸炭水量與炭量體積比例10：1、炭層密度ρ=0.43t/m3。
計算
①吸附塔的面積：
2
②每個塔的面積：
2
③吸附塔直徑：
④吸附塔炭層的高度：
⑤每個吸附塔的炭層容積：
3
⑥每塔填充活性炭質量：
⑦每塔每天應處理的水量：
⑧每個吸附塔每天應吸附的值：
⑨活性炭再生周期：
三、吸附塔附屬結構的選型和設計
⒈活性炭
活性炭是最常用的非極性吸附劑，由木炭、堅果殼、煤等含碳原料經炭化與活化製得的一種多孔性含碳物質，有大的比表面積（600～1500m2/g)，吸附容量大，吸附能力強，該設計屬於液相吸附，一般用孔徑為（210-3～0.1）的活性炭。它有穩定的化學性質，易再生與再利用，來源廣、價格低。它對鉻陽離子也有還原作用；在選用活性炭處理裝置設備時應選不銹鋼材料，防止活性炭與普通鋼材接觸發生嚴重的化學腐蝕。
2. 支撐裝置
位於填料底部，安裝平穩，既要保證能夠支撐填料層的質量，又要保證液體能通暢的流動，具有耐腐蝕性，耐壓，耐沖擊。根據以上要求我們常選用不銹鋼作為支架材料。
液體分布裝置
讓液體分布裝置設在塔頂，讓廢水均勻的分
布在填料表面，設備的耐腐性強。考慮易於維修又使布水
均勻，且具有一定的水力沖刷強度及直徑大小，選用
不銹鋼材料的可拆卸多孔管布水裝置。
4.液體出口裝置
沉降式,出口位於塔底。管與塔接觸部分密封性好，防止出現液封現象，保證出水通暢流出，還要防腐蝕，耐壓，耐沖擊。選排水管的直徑為100mm，多用價格低、容易得的鑄鐵。
5．反沖洗設備
防止堵塞，設在吸附層的下方，孔管布水，孔徑為10mm，使沖洗水在整個底部平面均勻分布，沖洗時間為6min,每80h沖洗一次。以長久利益來看，選用費用高，操作簡單，能較長時間向塔內輸水，泵小、耗電較均勻的沖洗水塔來排沖洗後的水。
四、吸附塔工藝流程圖 吹出氣
A、B並聯吸附，C再生； 加料
下一個階段是：A再生，B、
C並聯吸附；再下一個階段
是：A、C並聯吸附時，B再
生。這樣以此類推。 A B C
產品
部分產品用作再生氣
吸附塔計算圖
設計說明
1、設計要求：
①處理水量大、出水水質高、可回收、吸附劑可再生、設備耐腐性強。
②採用柱狀活性炭進行吸附，不易堵塞。若用粉末活性炭吸附，要防火防爆，而且對設備要求也高，投資高，麻煩。
③反沖洗時要讓沖洗水均勻分布，有足夠的沖洗時間，沖洗後的水要及時排出。
④活性炭的再生:吸附劑在達到吸附飽和後，必須進行脫附再生才能重復使用。所謂再生，及在吸附劑本身不發生或很少發生變化的情況下，用某種方法把吸附質從吸附劑空隙中除去，恢復它的吸附能力，這樣就可以大大的減少水處理運行成本。再生分為：加熱再生法，化學氧化再生法，溶劑再生法。我們選用加熱再生法，它是目前最常用最有效的一種再生方法。其再生步驟如下：
a. 脫水：使活性炭和含鉻電鍍廢水進行分離。
b. 乾燥：加熱到100～150℃，將吸附在活性炭細孔中的水分蒸發出來，同時使一部分低沸點的有機物也夠揮發出來。
c. 炭化：加熱到300～700℃，使高沸點有機物熱分解，一部分低沸點有機物揮發，另一部分被炭化留在活性炭細孔中。
d. 活化：加熱到700～1000℃，將炭化階段留在活性炭細孔中的殘留物用活化氣體（如水蒸汽、CO2及O2）進行氧化反應，反應產物以氣態形式逸出，達到重新造孔的目的。
e. 冷卻：把活化後的活性炭用水急劇冷卻，防止氧化。
主要設計參數：
參 數 內容 吸附塔面積A 每個塔面積A』 吸附塔直徑D 吸附塔炭層高度h 每個塔炭層的容積V 每塔填充活性炭質量M 每塔每天應處理水量Q1 每個吸附塔每天吸附COD值 活性炭在生周期T
數 值 25m2 12．5m2 4m 4m 50m3 21．5t 2400t 216kg/d 14d
影響吸附的因素：
①吸附劑的種類：一般來說，極性吸附劑易吸收極性吸附質，非極性吸附劑易吸收非極性吸附質。
②活性炭的比表面積：比表面積（600～1500m2/g)越大，吸附能力越強，吸附量越大。
③孔結構：孔徑越大，比表面積越小，吸附能力差。該設計屬於液相吸附,孔徑一般為（210-3～0.1）。
④ 溫度：其他條件不變的條件下，低溫有利吸附，升溫有利脫附。
⑤pH值：在酸性溶液中，活性炭的吸附率要比在鹼性溶液中高一些。
⑥接觸時間： 在進行吸附操作時，應保證吸附質與活性炭有一定的接觸時間，使吸附接近平衡，以充分利用活性炭的吸附能力。吸附速度越大，吸附時間就越短。
七、參考文獻
《環境工程原理》 化學工業出版社 主編：張柏欽，王文選 2003,7
《水污染控制技術》 化學工業出版社 主編：王金梅，薛敘明 2004,3