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/с
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 Fc ,м2:
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/с
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 )