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; ω_ср - средняя скорость движения воды в трубопроводе, м/с. Принимаем ω_ср = 0,7 м/с.

м.

Определим живое сечение трубопровода F_c ,м²:

F_c=Q/ω_ср= 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/bhω_пр

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 В_р, м:

В_р = bп + s(п - 1) ,

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

В_р = 0,016*3 + 0,008(3 - 1)=0,064 м

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

l₁=1,37(В_р-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 h_пот , 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 d_ч, 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=( С_н – С_к )/ С_н * 100%

С_к= С_н – α*С_н = 8 -0,998*8=0,016 г/л.

Принимаем α=70%.

С_к1= С_н – α*С_н = 8 - 0,7*8=2,4 г/л;

С_к2= С_к1 – α * С_к1= 2,4 - 0,7*2,4=0,72 г/л;

С_к3= С_к2 – α * С_к2= 0,72 - 0,7*0,72=0,18 г/л;

С_к4= С_к3 – α * С_к3= 0,18 - 0,7*0,18=0,054 г/л.

С_к5= С_к4 – α * С_к4 =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 ω_о, м/с, равна:

где ρ_H2O, ρ_н/пр − плотность воды и нефтепродуктов соответственно, кг/м³;

ρ _н/пр = 1100 кг/м³;

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

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

µ_H2O —динамическая вязкость воды (µ_H2O =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

С_н = 0,6% = 6 г/л

Принимаем С_к ≈1г/л , α = 60%

С_к1= С_н – α*С_н= 6 - 0,6*6=2,4 г/л ;

С_к2= С_к1 – α * С_к1= 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:

V_общ = V_з.выб +V_ц.кол+V_зап ,

где V_з.выб, V_ц.кол, V_зап, - соответственно объем, учитывающий возможность залпового выброса, объем, учитывающий циклические колебания работы аппарата и запасный объем аппарата.

V_зап= Q*τ_раб ,

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

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

V_зап= Q*τ_раб =6,25*3 = 18,75 м³

,

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

К_п - коэффициент подавления залпового выброса:

К_п= (С_max - C_ср )/(С_доп - С_ср )