Проектирование аппарата для очистки сточных вод от фенола и нефтепродуктов (стр. 6 из 14)

-средняя концентрация кислорода в биосорбере;

С_Т=9,82

-растворимость в воде кислорода воздуха при данной температуре;

Расчетная концентрация кислорода в биосорбере будет равна:

Cp =17.352

Тогда удельный расход воздуха для окисления органических веществ равен:

q _возд =2,82 м3/м3 сточной воды;

Расход воздуха на процесс биологической очистки равен:

Q_возд=0,2286 м3/с.

Q_сут= Q_возд·24·3600=19751,04 м3/с.

2. Поскольку данные о наличии в поступающей сточной воде других загрязняющих веществ, а именно соединений азота и фосфора, отсутствуют, считаем, что их содержание находится на уровне, достаточном для развития микроорганизмов.

3. Материальный баланс жидкой фазы.

Процесс полного окисления загрязняющих веществ происходит в соответствии с уравнениями:

Фенол: C₆H₅OH + 7O₂-6CO₂ + 3H₂O

Нефтепродукты (в пересчете на С₁₅): C₁₅H₃₂ + 23O₂-15CO₂ + 16H₂O

Считаем, что количество образовавшейся биомассы незначительно, и весь субстрат целиком превращается в продукт.

Массовый расход поступающих загрязнений:

M_ф.п=G_сут·С_ф=7000·0,056·10^-3=0,392 кг/сут

M_НП.п=G_сут·С_НП=7000·3·10^-3=21 кг/сут

Массовый расход сбрасываемых загрязнений:

M_ф.с=G_сут·ПДК_ф=7000·0,001·10^-3=0,007 кг/сут

M_НП.с=G_сут·ПДК_НП=7000·0,05·10^-3=0,35 кг/сут

Массовый расход разложившихся загрязнений:

M_ф= M_ф.п - M_ф.с =0,392-0,007=0,385 кг/сут

M_НП= M_НП.п - M_НП.с =21-0,35=20,65 кг/сут

Тогда по уравнениям реакций получаем следующие массовые расходы веществ:

Массовый расход выделяющейся при окислении воды:

М_H2O.р= М_H2O.ф + М_H2O.НП=0,221+28,053=28,274 кг/сут.

Массовый расход очищенной воды:

М_H2O.оч= М_H2O.п+ М_H2O.р =6999978,608+28,274=7000006,882 кг/сут.

4. Материальный баланс газовой фазы.

На аэрацию подается воздух следующего состава (по массе):

О₂ – 23,3%; N₂ – 76,7%. Массовый расход компонентов воздуха:

Q _м.сут = Q_сут ·ρ_возд=19751,04·1,226=24214,78 кг/сут

M_О2.п= Q _м.сут ·С_О2=24214,78 ·0,233=5642 кг /сут

M_N2.п= Q_сут ·С_N2=24214,78 ·0,767=18572,78 кг/сут

В отработанном воздухе будут следующие компоненты: СО₂, О₂,N₂.

Массовые расходы омпонентов:

M_CO2= M_CO2.ф + M_CO2.НП=1,08+64,23=65,31кг/сут

M_O2= M_О2.п -M_O.ф - M_O.НП=5642-0,917-71,69=5569,39 кг/сут

M_N2= 18572,73 кг/сут., азот не участвует в реакциях.

5. Составляем по расчетным данным таблицу материального баланса:

Таблица 2. Материальный баланс очистки сточной воды.

Приход			Расход
Содержание, %	Массовый расход, кг/сут	Содержание, %	Массовый расход, кг/сут
1. Сточная вода:	1. Очищенная вода:
Фенол	5,6·10-6	0,392	Фенол	1·10-7	0,07
Нефтепродукты	3·10-4	21	Нефтепродукты	5·10-6	0,35
Вода	99,9997	6999978,608	Вода	99,999995	7000006,88
Итого:	100	7·106	Итого:	100	7000007,3
2. Воздух:	2. Отработанный воздух:
О2	23,3	5642	О2	5569,39
N2	76,7	18572,78	N2	18572,78
Итого:	100	24214,78	СО2	65,31
Итого:	100	24207,48
Итого:	7024214,78	7024214,78

5. Разработка и расчет промышленного аппарата

Исходные данные:

Сточная вода

м3/сут м3/с

Загрязняющие вещества:

фенол

НП (нефтепродукты)

Носитель:

Активированный уголь марки БАУ-4 плотностью

Насыпная плотность: r=650

- средний диаметр частиц носителя

- минимальный диаметр частиц носителя

Удельные скорости окисления загрязняющих веществ:

- по фенолу:

- по нефтепродуктам:

Расход воздуха на процесс биологической очистки:

q _возд =2,82 м3/м3 сточной воды;Qвозд=0.2286 м3/с.

Другие данные:

К _ПС=2 – рекомендуемый коэффициент псевдоожижения [4]

5.1 Технологический расчет

1. Найдем плотность сточной воды:

Объемные концентрации загрязняющих веществ:

2. Плотность поступающей смеси:

3. Вязкость смеси:

4. Необходимое количество биосорбена рассчитывается по формуле:

Объем насадки:

м³

5. Рассчитаем диаметр насадки:

- средний диаметр частиц носителя

Критерий Архимеда:

Критерий Рейнольдса:

Критическая скорость:

м/с

Принимаем коэффициент псевдоожижения

по литературным данным [4] более высокий коэффициент экономически невыгоден, К=1,5...2