Проектирование аппарата для очистки сточных вод от фенола и нефтепродуктов (стр. 9 из 14)
Подбираем насос для перекачивания воды при температуре 20°C из открытой емкости в аппарат, работающий под атмосферным давлением.
Расход воды 0.081 м3/с. Геометрическая высота подъема воды 12,5 м. Длина трубопровода на линии всасывания 10 м, на линии нагнетания 15 м. На линии нагнетания имеются 4 отвода под углом 90 градусов с радиусом поворота, равным 6 диаметрам трубы, и 2 нормальных вентиля. На всасывающем участке трубопровода установлено 2 прямоточных вентиля, имеется 4 отвода под углом 90 градусов с радиусом поворота, равным 6 диаметрам трубы.
а) Выбор трубопровода.
Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения воды, равную 2 м/с.
Тогда диаметр входного трубопровода (условный проход фланцев) в аэратор для воды равен:
(м)Принимаем
м.Примем, что трубопровод стальной, коррозия незначительна.
б). Определение потерь на трение и местные сопротивления.
Находим критерий Рейнольдса:
Т.е. режим турбулентный. Абсолютную шероховатость трубопровода принимаем:
(м)
Далее получим:
Таким образом в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет коэффициента трения λ следует проводить по формуле:
Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений отдельно для всасывающей и нагнетательной линий.
Для всасывающей линии:
- Вход в трубу (принимаем с острыми краями):
- Прямоточные вентили: для d=250 м ε=0.32
- Отводы: коэффициент А=1, коэффициент В=0,09;
Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:
Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле:
Для нагнетательной линии:
- Отводы под углом 90:
- Нормальные вентили: для d=0.25 м ε =5,1
- 4). Выход из трубы:
Сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательной линии:
Потерянный напор в нагнетательной линии находим по формуле:
Общие потери напора:
мв). Выбор насоса.
Находим напор насоса по формуле (м вод. столба):
м H=22,5 м.Подобный напор обеспечивается центробежными насосами. Учитывая, что центробежные насосы широко распространены в промышленности ввиду достаточно высокого к.п.д., компакстности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно этот насос. Полезную мощность насоса определим по формуле:
Nп=1,784·104 (Вт)Для центробежного насоса средней производительности:
Находим мощность, которую должен развивать электродвигатель насоса на выходном валу при установившемся режиме работы: 
N=2.974·104 (Вт) 
м3/чПо ГОСТ 11379-80 устанавливаем, что заданным подаче и напору больше всего соответствует центробежный динамический насос марки СД 450/22,5, для которого в оптимальных условиях работы Q=450 м3/ч, Н=22,5 м,
=0,78, допускаемая высота всасывания 10м. Насос обеспечен электродвигателем МО280S6 номинальной мощностью 75 кВт. Частота вращения вала 960 об/мин. Диаметры всасывающего и нагнетательного фланцев насоса равны 200 и 175 мм соответственно. Поскольку в установке для перемещения жидкости используются трубопроводы Dу=250 мм, то для присоединения к ним насоса применяются переходы 200/250 и 175/250.Расчет усреднителя и сборника.
Усреднитель и сборник находятся в общем корпусе, разделенном вертикальной перегородкой, не доходящей до верхнего края на 500 мм. Принимаем время пребывания в усреднителе (время усреднения) равное tуср=1 ч, поскольку колебания расхода не превышают 20% по объему. Тогда объем усреднителя будет равным:
Vуср= tуср·Gчас=1·291,67=291,67 м3.
Принимаем объем усреднителя Vуср=300 м3.
Объем сборника чистой воды принимаем равным объему усреднителя, то есть Vсб=300 м3. Поскольку усреднитель и сборник находятся в одном корпусе, принимаем размеры аппарата 25х6х4 (l:w:h), разделенного перегородкой на две части по длинной стороне. Аппарат выполняется из стандартных железобетонных плит.
Для контроля за прохождением процесса принимаем следующее оборудование КИПиА:
Манометр МП2-УУ2, на 2,5кгс/см2;
Электромагнитный расходомер-счетчик ЭРСВ-011 (для агрессивных сред), на расход 300 м3/ч.
7. Технико-экономические расчеты
Темой работы является разработка установки для очистки производственных сточных вод от фенола и нефтепродуктов производительностью 7000 м3/сут.
Очистка сточных вод в установке осуществляется за счет адсорбции загрязнителей активированным углем и дальнейшее их разложение иммобилизованной микрофлорой с регенерацией угля.
Исходными данными к работе являются концентрации загрязняющих веществ в исходной сточной воде (табл. 13). В ходе проектирования выполнен расчет основных технологических параметров процесса очистки. На основании технологического расчета определены размеры и конструкция аппаратов, подобрано аэрационное и насосное оборудование, а также контрольно-измерительные приборы.
Преимуществами данной установки являются: высокая степень очистки, отсутствие выноса избыточного ила, высокая устойчивость к колебаниям факторов окружающей среды (концентрация загрязнений и объем сточных вод). Очищенная вода сбрасывается в водоемы рыбо-хозяйственного назначения.
В данном разделе выполнен расчет произодственной мощности установки, инвестиционных затрат на её изготовление и годовых эксплуатационных затрат.
7.1 Технологическая схема производства
Принципиальная технологическая схема очистки включает в себя следующие аппараты (рис. 1).
1. Усреднитель для снижения колебания расхода сточных вод и концентраций загрязняющих веществ в них.
2. Биосорбер I ступени. Представляет собой колонный аппарат с псевдоожиженным слоем иммобилизованного сорбента (на основе активированного угля). В нем происходит разложение основного количества загрязняющих веществ.
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема очистки
3. Биосорбер II ступени. По конструкции аналогичен биосорберу I ступени. Здесь осуществляется очистка стоков от трудноразлагаемых соединений и окончательная доочистка воды.