Смекни!
smekni.com

Очистка нефтесодержащих сточных вод (стр. 7 из 8)

Сточная вода поступает на решетку (Р), где улавливаются крупные нерастворимые, плавающие загрязнители. Из решетки вода попадает в песколовку (П), песок образовавшийся в процессе очистки поступает в емкость (Е1). Затем вода поступает в нефтеловушку (Н/л) где нефтепродукты всплывают и по спец. отводу попадают в ёмкость (Е2) для сбора нефтепродуктов, а из этой емкости на сжигание. После этого вода поступает в усреднитель (У) в котором усредняются водные потоки по объемам и концентрациям примесей. Перемешивание в усреднителях осуществляются с помощью барботажа воздуха. После усреднителя вода переходит в сатуратор (С), после него во флатор (Ф). Потом, вода поступает в адсорбер (А1-А2), в котором нефтепродукты поглощаются активным углём и вода очищается приблизительно до 0,3г/л-1мг/л. После промывки адсорберов водой, нефтепродукты сливаются в емкость (Е4) и поступают на сжигание. Очищенная вода, выходящая из адсорбера (А1-А2) поступает на водооборот предприятия.


Ш. Расчёт основного оборудования

3.1 Расчет решетки

Решетки (рис. 1) применяются для улавливания крупных нерастворимых, плавающих загрязнителей, которые могут засорить трубы и каналы.

Рис. 1. Расчётная схема решетки

Решетки бывают неподвижными, подвижными, а также совмещенными с дробилками. Наибольшее распространение имеют неподвижные решетки. Решетки изготовляют обычно из металлических стержней или прутков и устанавливают на пути движения очищаемых вод под углом 60 - 90° (α). Зазоры (b) между ними равны 16-19 мм. Стержни могут иметь круглое или прямоугольное сечение. Стержни с круглым сечением имеют меньшее сопротивление, но быстрей засоряются, поэтому чаще используют прямоугольные стержни, закругленные со стороны входа воды в решетку. Толщина стержней (S) составляет 8-15 мм.

Произведем пересчет расхода воды:

Q = 500/10/8/3600=0,0017 м3


Рассчитаем диаметр трубопровода В, м:

,

где Q - расход воды, м3/с; ωср - средняя скорость движения воды в трубопроводе, м/с. Принимаем ωср = 0,7 м/с.

м.

Определим живое сечение трубопровода Fc2:

Fc=Q/ωср= 0,0017/0,7 = 0,0024 м2

Определим площадь живого сечения решетки Fср, м²:

Fср = Q/ωпр,

где ωпр − средняя скорость движения воды в прозорах. Принимаем ωпр=0,9 м/с.

Fср = 0,0017/0,9 = 0,002 м².

Обычно глубину воды hперед решеткой принимают равной диаметру трубопровода: h = В = 0,56м.

Определение числа прозоров решетки п:

n =1,1Q/bhωпр


где b − ширина зазора. Принимаем b = 16 мм = 0,016 м.

n = 1,1*0,0017/0,56*0,016*0,9 ≈ 3 шт.

Определим высоту решетки Вр, м:

Вр = bп + s(п - 1) ,

где s − толщина прутка. Принимаем s = 8 мм = 0,008 м.

Вр = 0,016*3 + 0,008(3 - 1)=0,064 м

Из формулы l1= Bp-B/2tgφ , где φ = 20 °, находим l1:

l1=1,37(Вр-В) =1,37*(0,064-0,056) = 0,012 м;

l2=0,5* l1 = 0,5*0,012 = 0,0056 ;м

l3≈1м

l4≈ 0,5 м.

Определим потерянный напор hпот , м:

где β - коэффициент, учитывающий форму решетки. Для квадратных решеток β=2,72;

α — угол наклона решетки. Принимаем α = 90°;

Р - коэффициент, учитывающий увеличение напора и уменьшение живого сечения решетки за счет его засорения, Р = 3.

3.2 Расчет песколовки

Песколовки применяют для предварительного выделения минераль­ных и органических загрязнений (диаметр частиц 0,2 - 0,25 мм) из очищае­мых вод. В них крупные посторонние включения, например песок, выпа­дают на дно медленно текущего потока. Скорость движения воды в песко­ловках не превышает 0,3 м/с. Глубина песколовок 0,25 - 1м.

Рассчитаем длину песколовки L, м:

L= 1000KωH / ω0

где ω - скорость движения воды в песколовке, м/с. Принимаем ω= 0,2 м/с;

Н — высота песколовки, м. Н = 0,25 − 1,5 м;

ω0− гидравлическая крупность, связанная с диаметром частиц dч, мм/с;

При dч = 200 мкм = 0,20 мм ω0 =18,7 мм/с;

К − эмпирический коэффициент, зависящий от гидравлической крупности. При ω0 = 18,7 мм/с К = 1,7.

Для выбора оптимальной длины песколовки задается 3 варианта Н:

Н = 0,25 м => L1 = 1000*1,7*0,2*0,25/18,7 = 4,5 м;

Н = 0,5 м => L2 = 1000*1,7*0,2*0,5/18,7 = 9 м;

Н = 0,75 м => L3 = 1000*1,7*0,2*0,75/18,7 = 13,6 м.

Определим ширину песколовки В, м:

B=F/L

где F – продольное сечение песколовки, м2:

F=Q/ ω0 = 0,0017/0,01187=0,09 м2

B1= 0,09/4,5= 0,02 м

B2= 0,09/9=0,01 м

B3= 0,09/13,6=0,0066 м

где Q - расход воды, м3/с; ω0- гидравлическая крупность, м/с.

Параметры 1 -й вариант 2-й вариант 3-й вариант
H 0,25 0,50 0,75
ω 0,2 0,2 0,2
ω0 18,7 18,7 18,7
L 4,5 9 13,6
B 0,02 0,01 0,0066

Выбираем 1 -й вариант.

Т.к. В < 0,2 м, принимаем В = 0,2 м.

НГ = 1,2*Н = 1,2*0,25 = 0,3 м.

Рассчитаем число песколовок:

α=( Сн – Ск )/ Сн * 100%

Ск= Сн – α*Сн = 8 -0,998*8=0,016 г/л.

Принимаем α=70%.

Ск1= Сн – α*Сн = 8 - 0,7*8=2,4 г/л;

Ск2= Ск1 – α * Ск1= 2,4 - 0,7*2,4=0,72 г/л;

Ск3= Ск2 – α * Ск2= 0,72 - 0,7*0,72=0,18 г/л;

Ск4= Ск3 – α * Ск3= 0,18 - 0,7*0,18=0,054 г/л.

Ск5= Ск4 – α * Ск4 =0,054 – 0,7*0,054 =0,0162 г/л.

3.3 Расчет нефтеловушки

Нефтеловушки. Один из аппаратов первичной очистки от нефтепродуктов - нефтеловушка. Режим движения воды в ней должен быть очень спокойным (0,005 - 0,01 м/с), чтобы нефтепродукты в зависимости от своей плотности успели либо всплыть, либо опуститься на дно. Для частичек нефти диаметром 80 - 100 мкм скорость всплывания обычно равна 1-4 мм/с. При этом всплывает 96 - 98 % нефти. Продолжительность отстаивания не менее 2 ч.

Рассчитаем скорость всплывания нефтепродуктов ωо, м/с, равна:

где ρH2O, ρн/пр − плотность воды и нефтепродуктов соответственно, кг/м3;

ρ н/пр = 1100 кг/м³;

g - ускорение свободного падения (g= 9,8 1 м/с2);

dч - диаметр частиц нефтепродуктов, м; = 80 − 100 мкм. Принимаем = 100 мкм = 0,0001 м.

µH2O —динамическая вязкость воды (µH2O =0,001 Па-с).


Рассчитаем длину нефтеловушки:

где ω - скорость движения воды в нефтеловушке,(0.005-0.01) м/с. Принимаем ω = 0,005 м/с.;

а — коэффициент, зависящий от отношения ω/ω0:

ω/ω0= 0,005/0,000545=9,17 => а = 1,5;

h- глубина рабочей проточной части нефтеловушки (обычно h=0,5 – 1,5 м). Принимаем h = 1 м.

L=1,5*10*1=15 м

Найдем ширину нефтеловушки В, м:

B=F/L

где F- площадь поперечного сечения нефтеловушки, м2:

F= Q/ω0 = 0,0017/ 0,000545= 3,12 м2

B=F/L=3,12/15=0,208 м

Определяем количество нефтеловушек, необходимых для очистки воды от нефти, с учетом степени очистки воды и заданной конечной концентрации нефтепродуктов:

Q = 0,0017 м3

Сн = 0,6% = 6 г/л

Принимаем Ск ≈1г/л , α = 60%

Ск1= Сн – α*Сн= 6 - 0,6*6=2,4 г/л ;

Ск2= Ск1 – α * Ск1= 2,4 - 0,6*2,4=0,96 г/л;

=>2 нефтеловушка

3.4 Расчет усреднителя

Усреднители - аппараты, усредняющие водные потоки по объемам и концентрациям примесей. Во избежание выпадения осадков их устанавливают обязательно после песколовок.

Перемешивание в усреднителях можно осуществлять с помощью бар-ботажа воздуха или механическим перемешиванием.

Находим объем усреднителя, м3:

Vобщ = Vз.выб +Vц.кол+Vзап ,

где Vз.выб, Vц.кол, Vзап, - соответственно объем, учитывающий возможность залпового выброса, объем, учитывающий циклические колебания работы аппарата и запасный объем аппарата.

Vзап= Q*τраб ,

где Q - расход воды, м3/ч, Q = 500/10/8 = 6,25 м3/ч;

τраб - время работы аппарата, ч (τраб = 1 - 3 ч). Принимаем τраб =3 ч

Vзап= Q*τраб =6,25*3 = 18,75 м³

,

где τз.выб - время залпового выброса, ч. Принимаем τз.выб = 0,5 ч;

Кп - коэффициент подавления залпового выброса:

Кп= (Сmax - Cср )/(Сдоп - Сср )