Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

“БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА”

КАФЕДРА “экология и рациональное использование водных ресурсов”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: “Водоотведение промышленных предприятий”

на тему: “Водоотведение предприятия РУП «Гомельское отделение Белоруской железной дороги»”

Выполнил: Шахраев И.А

Проверил: преподаватель

Грузинова В.Л.

2013

Задание

Предприятие РУП «Гомельское отделение Белоруской железной дороги» производительностью 20,5 м³/сут.

Показатели	Единицы измерений	Концентрация загрязнений в сточных водах
рН	-	10
Взвешенные вещества	мг/дм3	282
Щелочность общая	мг-экв/дм3	10
Сухой остаток	мг/дм3	724
Жесткость (Ca 2+)	мг/дм3	120
Хлориды (Cl -)	мг/дм3	300
SO42-	мг/дм3	100
ХПК	мг/дм3	400
БПК5	мг/дм3	475
NH4+	мг/дм3	2
Nобщ	мг/дм3	12,7
NO2-	мг/дм3	0,02
NO3-	мг/дм3	35

Содержание

водоснабжение промышленный сточный

• Введение
• 1. Природно - климатическая характеристика
• 2. Краткая характеристика предприятия
• 3. Балансовая схема водоснабжения и водоотведения
• 4. Анализ качества исходной воды
• 5. Подбор ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ схемы очистки сточных вод
• 6. Расчёт сооружений
• 6.1 Расчёт усреднителя
• 6.2 Расчёт скорых безнапорных фильтров с кварцевой загрузкой
• 6.3 Расчёт установки для натрий-катионирования воды
• 6.4 Расчёт солерастворителя
• 7. Расчёт сооружений по обработке осадка
• 7.1 Расчет гидроциклона
• 7.2 Утилизация осадка
• 8. составление высотной схемы
• Заключение
• Список используемой литературы
• Введение
• На промышленных предприятиях образуется значительное количество разнообразных по составу и свойствам производственных сточных вод. Условия их отведения с территории предприятия и обезвреживания имеют специфические отличия, которые необходимо учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации водоотводящих систем промышленных предприятий. Значительные объемы промышленного водоотведения по сравнению с коммунальным, разнообразие видов загрязняющих производственные сточные воды веществ, разнообразие методов их извлечения и обезвреживания, опасность для окружающей среды и тяжелые социально-экономические последствия от неправильных решений определяют необходимость особо тщательного выбора методов очистки сточных вод промышленных предприятий.

_{Водоотводящие системы промышленных предприятий предназначены для сбора и отведения с их территорий отработанных загрязненных производственных сточных вод , которые невозможно или экономически нецелесообразно далее использовать в технологическом процессе, а также для очистки этих сточных вод перед возвращением их на повторное использование, перед сбросом в водоем или в городскую сеть водоотведения.}

Основные элементы водоотводящих систем промышленных предприятий:

- внутрицеховые сети, локальные или местные очистные сооружения;

- наружные сети;

- насосные станции;

- внеплощадочные очистные сооружения;

- выпуски в водоемы и городские сети.

Значительное влияние на количество и качество сточных вод имеет система водоснабжения; чем полнее развито оборотное водоснабжение, т.е. повторное использование отработавшей воды на те же технологические нужды данного или соседних предприятий, тем меньше абсолютное количество сточных вод и тем, как правило, больше содержится в них загрязнений.

В данном курсовом проекте требуется запроектировать очистные сооружения для производственных сточных вод предприятия РУП «Гомельское отделение Белоруской железной дороги».

1. Природно - климатическая характеристика района расположения промышленного предприятия

Месторасположением предприятия РУП «Гомельское отделение Белоруской железной дороги» является город Гомель. Природно-климатическая характеристика города Гомеля представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Природно-климатическая характеристика города Гомеля

Показатели	Величины
Абсолютная минимальная температура	35 °С
Сумма отрицательных средних месячных температур	18,7 °С
Среднее число дней с оттепелью за декабрь - февраль	36 °С
Средняя месячная относительная влажность в 15 часов наиболее холодного месяца (января )	80%
Среднее количество осадков за ноябрь - март	194 мм
Среднее месячное атмосферное давление на высоте установки барометра за январь	1002,7 гПа
Преобладающее направлением ветра за декабрь - февраль	юг
Средняя скорость за отопительный период	3,9 м/с
Среднее число дней со скоростью ветра более 10 м/с при отрицательной температуре воздуха	1 день
Средняя максимальная температура воздуха наиболее тёплого месяца года (июля)	24 °С
Абсолютная максимальная температура воздуха	38 °С
Средняя месячная относительная влажность воздуха в 15 часов наиболее тёплого месяца (июля)	55 %
Среднее количество осадков за апрель - октябрь	436 мм
Преобладающее направление ветра за июнь - август	северо-запад
Повторяемость штилей за год	9%
Глубина промерзания грунта (средняя из максимальных за год)	63 см (песок)
Снежный покров залегания (устойчивость снежного покрова )	88 дней

2. Краткая характеристика предприятия РУП «Гомельское отделение Белоруской железной дороги»

Санаторно-курортная организация РУП «Гомельское отделение Белоруской железной дороги» представлена следующими сооружениями:

- спальным корпусом;

- лечебным корпусом;

- двумя скважинами, из которых добываются минеральные воды малой, средней и высокой минерализации.

Спальный корпус располагает двухместными и одноместными номерами со всеми удобствами, есть комфортабельные двухкомнатные номера «Люкс». На ее базе работает кафедра медикосоциальной реабилитации Гомельского мединститута.

В лечебном корпусе можно используются минеральные, хлоридно-натриевые, жемчужные, азотные, кислородные, хвойные, валерьяновые, сероводородные, вихревые ванны. Функционируют три кабинета подводного душа-массажа, а в зале гидротерапии есть душ Шарко, циркулярный и восходящий. В грязелечебнице используются сульфидные грязи Черноморского лимана. В санатории можно пройти курс грязелечения и озокеритолечения. В оздоровительную путевку по назначению врача включены посещения лазеротерапии, магнитотерапии, электросна, электросветолечения, биоптронтерапии, процедурного кабинета, кишечных и желудочных промываний, спелеолечения, фитоаромотерапии, ингаляций, употребления кислородных коктейлей, кислородных масок, «Горный воздух» (нормобарическая гипоксикация), биомышечных стимуляторов, лечебного массажа, ЭКГ.

Минеральные воды в санатории выведены на поверхность двумя скважинами. Скважина №1 - маломинерализованные (3,5 г/дм³) воды сульфатно-хлоридно-натриевого состава с содержанием брома 5 мг/дм³. Минеральная вода рекомендована для использования в качестве питьевой лечебно-столовой при желудочно-кишечных заболеваниях. Скважина №2 - среднеминерализованные (13,3 г/дм3) хлоридно-натриевые воды с содержанием брома 16,6 мг/дм³. Вода используется как лечебно-питьевая при желудочно-кишечных заболеваниях

Санаторно-курортная организация РУП «Гомельское отделение Белоруской железной дороги» имеет следующий адрес: 246008, Республика Беларусь, г. Гомель, ул. Котовского, 25а Тел.: (+375 232) 95 32 75; 95 25 08; 95 37 98, Факс: (+375 232) 55 51 20.

3. Балансовая схема водоснабжения и водоотведения

Балансовая схема водоснабжения и водоотведения предприятия РУП «Гомельское отделение Белоруской железной дороги» приведена на рисунке 1.

4. Качественный состав сточных вод

Вода поступающая на очистку состоит из хозяйственно - бытовых сточных вод и минеральных сточных вод.

Минеральные сточные воды поступают после использования их в различного рода лечебных процедурах и от бассейнов.

Состав и концентрация загрязненных сточных вод приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Состав и концентрация загрязненных сточных вод

Показатели	Единицы измерений	Концентрация загрязнений в сточных водах до очистки
рН	-	10
Взвешенные вещества	мг/дм3	282
Щелочность общая	мг-экв/дм3	10
Сухой остаток	мг/дм3	724
Жесткость (Ca 2+)	мг/дм3	120
Хлориды (Cl -)	мг/дм3	300
SO42-	мг/дм3	100
ХПК	мг/дм3	400
БПК5	мг/дм3	475
NH4+	мг/дм3	2
Nобщ	мг/дм3	12,7
NO2-	мг/дм3	0,02
NO3-	мг/дм3	35

Необходимые ПДК для использования в оборотном водоснабжении приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Предельно-допустимые концентрации вод для использования их в оборотном водоснабжении

Показатели	Единицы измерений	Концентрация загрязнений в сточных водах до очистки
рН	-	6,5 - 8,5
Взвешенные вещества	мг/дм3	450
Щелочность общая	мг-экв/дм3	15
Сухой остаток	мг/дм3	2000
Жесткость (Ca 2+)	мг/дм3	5
Хлориды (Cl -)	мг/дм3	1500
SO42-	мг/дм3	500
ХПК	мг/дм3	1500
БПК5	мг/дм3	225
NH4+	мг/дм3	20
Nобщ	мг/дм3	36
NO2-	мг/дм3	1
NO3-	мг/дм3	1

В воде, которая сбрасывается данным предприятием, превышаются нормы ПДК по следующим видам загрязнителей:

- Жесткость (Ca ²⁺) = 120 мг/дм³;

- БПК₅ = 475 мг/дм³;

- NO₃- = 35 мг/дм³.

5. Подбор технологической схемы очистки сточных вод

В соответствии с превышениями ПДК таких загрязнений как жесткость (Ca ²⁺), БПК₅, NO₃-, была выбрана следующая схема очистки сточных вод предприятия:

1) Усреднитель-накопитель.

Т.к. производительность подачи минеральной воды скважинами мала, 20,5 м³/сут, то для комфортной работы очистных сооружений используется усреднитель-накопитель. Который осуществляет накопление воды до определенных объемов, для последующей подачи её на очистные сооружения.

Концентрации загрязнений производственных сточных вод сильно колеблются в течение суток. Характер этих колебаний в основном зависит от технологического режима производства и вида предприятия. Особенно резкие колебания наблюдается при сбросе кислотных и щелочных стоков, окрашенных сточных вод, при этом возможны значительные залповые поступления высокого концентрированных сточных вод.

Высокая концентрация загрязнений:

- отрицательно сказывается на состоянии сетей и оборудования;

- затрудняет работу очистных сооружений.

Для ликвидации отрицательных последствий таких сбросов на промышленных предприятиях устраивают усреднители для усреднения расходов и концентраций, что позволяет рассчитывать все последующие сооружения очистки на средние параметры. Значения концентраций взвешенных веществ после нахождения их в усреднителе снижается на 40%

2) Вследствие того что в очищаемой воде превышается ПДК по БПК для очистки воды используем скорый безнапорный фильтр с кварцевой загрузкой.

Сущность процесса фильтрования заключается в пропуске жидкости, содержащей примеси, через фильтрующий материал, проницаемый для жидкости и непроницаемый для твердых частиц. При этом процесс сопровождается значительными затратами энергии, допускать которые в технике водоочистки можно лишь при обработке небольших количеств воды. Это определяет место фильтровальных сооружений в технологической схеме. В большинстве случаев фильтрование является заключительным этапом обработки воды и производится после ее предварительного осветления в отстойниках, флотаторах, усреднителях-накопителях или осветлителях.

Загрузка из фильтрующего материала предназначена для задержания взвешенных и коллоидных частиц из воды, проходящей через нее. Для загрузки фильтров применяют кварцевый песок с размером зерен от 0,8 до 2 мм и высотой слоя от 1,8 до 2 м. Фильтрующий материал укладывают на распределительную систему или на поддерживающие гравийные слои различной крупности в случае применения трубчатой распределительной системы с круглой перфорацией.

Использование данного оборудования позволяет снизить БПК_полн на 30%. Также эти фильтры снижают концентрацию взвешенных веществ на 85%.

4) Проанализировав значения показателей воды, требующих очистку была выбрана одноступенчатая Na-катионитовая установка с сульфоугольной загрузкой (рисунок 2).

В данном курсовом проекте в качестве загрузки принимаем сульфоуголь (сорт СК-1), активная группа - НСО₃, насыпная масса продукта: товарного - 0,67-0,7 т/м³, набухшего - 0,42 т/м³, размер зерен - 0,5-1,2 мм, полная объемная емкость - 500 г-экв/м³.

При данном одноступенчатом Na-катионировании общая жесткость воды будет снижена до 0,1 г-экв/м³, а концентрации ионов [NO₃^-] - до 1 мг/дм³.

Исходя из этих условий была выбрана следующая технологическая схема очистки сточных вод:

1) Усреднитель - накопитель;

2) Скорые безнапорные фильтры с кварцевой загрузкой;

3) Ионно - обменная установка для умягчения воды (Натрий - катионитовый способ).

Для обезвоживания осадка используем напорный гидроциклон и полученный осадок сжигаем в барабанных сжигающих печах.

1 - подача исходной воды; 2 - усреднитель-накопитель; 3 - скорые безнапорные фильтры с кварцевой загрузкой; 4 - Na-катионитовый фильтр; 5 - напорный гидроциклон; 6 - насос для подачи воды; 7 - отвод очищенной воды.

Рисунок 2 - Технологическая схема очистной станции

6. Расчет сооружений по обработке сточных вод

6.1 Расчет усреднителя

Концентрации загрязнений производственных сточных вод сильно колеблются в течение суток. Характер этих колебаний в основном зависит от технологического режима производства и вида предприятия. Особенно резкие колебания наблюдается при сбросе кислотных и щелочных стоков, окрашенных сточных вод. При этом возможны значительные залповые поступления высокого концентрированных сточных вод.

Высокая концентрация загрязнений:

- отрицательно сказывается на состоянии сетей и оборудования;

- затрудняет работу очистных сооружений.

Для ликвидации отрицательных последствий таких сбросов на промышленных предприятиях устраивают усреднители для усреднения расходов и концентраций, что позволяет рассчитывать все последующие сооружения очистки на средние параметры.

Определяем среднюю концентрацию взвешенных веществ в сточных водах мг/дм³, по формуле

(1)

где Q₁ - расход сточной первого потока, мг/дм³;

Q₂ - расход сточной второго потока, мг/дм³;

С₁ - концентрация взвешенных веществ в сточной воде первого потока, мг/дм³;

С₂ - концентрация взвешенных веществ в сточной воде второго потока, мг/дм³.

Тогда средняя концентрация анионов в двух скважинах равна

мг/ дм³;

мг/ дм³;

мг/ дм³;

мг/ дм³;

мг/ дм³.

Тогда средняя концентрация катионов в двух скважинах равна

Рассчитаем требуемый коэффициент усреднения по формуле

(2)

где C_MAX - максимальная концентрация загрязнений в стоке, мг/ дм³;

C_MID - средняя концентрация загрязнений в стоке, мг/ дм³;

C_ADM -концентрация, допустимая по условию работы последующих сооружений, мг/ дм³;

Рассчитаем объем усреднителя по формуле

(3)

где q_W - расход сточных вод, м³/ ч; t_z - длительность залпового сброса, t_z = 10 ч.

Принимаем глубину усреднителя Н = 2 м, количество секций n = 2.

Находим площадь каждой секции F,м², по формуле

(4)

Назначаем ширину секции В = 4 м и рассчитываем длину секции усреднителя L, м , по формуле

(5)

Принимаем длину секции усреднителя L = 4,0 м.

Определяем скорость продольного движения воды, v, м/с, по формуле

(6)

Рассчитанная скорость меньше максимального значения 0,0025 м/с.

Значения концентраций взвешенных веществ после нахождения их в усреднителе снижается на 40% и равно

мг/дм³.

6.2 Расчет скорых безнапорных фильтров с кварцевой загрузкой

В качестве доочистки сточных вод принимаем однослойные песчаные фильтры с восходящим потоком воды. Скорый безнапорный фильтр с кварцевой загрузкой представлен на рисунке 3.

1? подача фильтруемой воды; 2 ? распределительная трубчатая система;

3 ? отвод фильтрованной воды; 4 ? выпуск промывной воды;

5 ? желоба для распределения фильтруемой воды и отвода промывной;

6 ? подача промывной воды; 7 ? отводящий канал; 8 ? боковой карман

Рисунок 3 ? Скорый безнапорный фильтр с кварцевой загрузкой

Для загрузки фильтров надлежит использовать кварцевый песок, дробленые антрацит и керамзит, а также другие материалы. Все фильтрующие материалы должны обеспечивать технологический процесс и обладать требуемой химической стойкостью и механической прочностью.

Таблица 4 - Описание загрузки фильтра

Фильтры	Характеристика фильтрующего слоя	Скорость фильтрования, м/ч
	Материал загрузки	Диаметр зерен, мм	Коэффициент неоднородности заггрузки	Высота слоя, м
		Наименьших	наибольших	эквивалентный			При нормальном режиме vн	При форсированном режиме vф
Однослойные скорые фильтры с загрузкой различной плотности	Кварцевый песок	0,8	2	1-1,2	1,5-1,7	1,8-2	8-10	10-12

Загрузка из фильтрующего материала предназначена для задержания взвешенных и коллоидных частиц из воды, проходящей через нее. Для загрузки фильтров применяют кварцевый песок с размером зерен от 0,8 до 2 мм и высотой слоя от 1,8 до 2 м. Фильтрующий материал укладывают на распределительную систему или на поддерживающие гравийные слои различной крупности в случае применения трубчатой распределительной системы с круглой перфорацией.

Суммарную площадь фильтров F_ф, м², определим по формуле

, (7)

k	-	коэффициент неравномерности, k = 1,2;
T	-	продолжительность работы станции в течение суток, Т = 16 ч;
	-	скорость фильтрования, м/ч;
n	-	количество промывок каждого фильтра в сутки, n = 1;
W2	-	интенсивность подачи воды, W2 = 4 л/(с·м2);
t2	-	продолжительность водовоздушной промывки, t2 = 10 мин = 0,17 ч;
W3	-	интенсивность промывки, W3 = 6 л/(с·м2);
t3	-	продолжительность промывки, t3 = 8 мин = 0,13 ч;
t4	-	продолжительность простоя фильтра из-за промывки, t4 = 0,33 ч;
m	-	коэффициент, учитывающий расход воды на промывку барабанных сеток, m = 0,005.

Тогда

м².

Число фильтров N, шт, определим по формуле

, (8)

Тогда

шт.

Площадь F₁, м², одного фильтра

. (9)

Тогда

м².

Размер одного фильтра в плане: 1,75x1,75 м.

Рассчитаем распределительную систему фильтра. При интенсивности промывки фильтра W₃ = 6 л/(с·м²) количество промывной воды , л/с, необходимой для одного фильтра

. (10)

Тогда

л/с.

Диаметр коллектора распределительной системы находим по скорости промывной воды d_кол = 125 мм. При расходе q_пр = 14,16 л/с м/с. Принимаем расстояние между ответвлениями распределительной системы m = 0,3 м.

Площадь дна фильтра , м², приходящаяся на каждое ответвление, будет (при наружном диаметре коллектора d_кол = 145 мм)

, (11)

м².

Расход промывной воды, , л/с, поступающей через одно ответвление определим по формуле

. (12)

Тогда

л/с.

Диаметр труб ответвлений принимаем 15 мм; скорость входа воды в ответвление - м/с.

Для обеспечения 95 %-ной равномерности промывки фильтра, промывная вода должна подаваться под напором , м, в начало распределительной системы

, (13)

где h₀ - высота загрузки фильтра песком, h₀ = 1,5 м (таблица 2.4 [5]).

Тогда

м.

Расход промывной воды , л/с, вытекающей через отверстия в распределительной системе, определим по формуле

, (14)

где		-	коэффициент расхода, ;
		-	общая площадь отверстий.

Из этой формулы определим общую площадь отверстий , м²

, (15)

Тогда

м².

При d_о = 10 мм площадь отверстия f_о = 0,78 см². Общее количество отверстий найдём из выражения

, (16)

Тогда

шт.

Общее число отверстий на каждом фильтре составит

, (17)

Тогда

шт.

Число отверстий, приходящиеся на каждое ответвление составит

, (18)

Тогда

шт.

Длина каждого ответвления, м, составит

, (19)

м.

Расстояние между отверстиями , м, составит

, (20)

 м.

Произведем расчет сборных отводных желобов фильтра. Принимаем два желоба с треугольным основанием. Расстояние между желобами составит

, (21)

м.

Расход промывной воды, приходящийся на один желоб , л/с

, (22)

л/с.

Принимаем ширину желоба В = 0,15 м. Площадь поперечного сечения желоба в месте его примыкания к сборному каналу определяем по формуле Д.М. Минца

, (23)

Тогда

м².

Конструктивно принимаем размеры желоба, показанные на рисунке 4.



Рисунок 4 -Желоб для отвода промывной воды из фильтра

Наименьшее превышение кромки желоба над уровнем воды в нем 8 см.

Высота кромки над уровнем загрузки составит

, (24)

где е - относительное расширение фильтрующей загрузки, е = 25 %.

м.

С учетом толщины днища общая высота желоба составит

м.

Расстояние от низа до верха загрузки фильтра будет

м.

Значения концентраций взвешенных веществ и БПК_полн после доочистки сточных вод однослойными песчаными фильтрами с всходящим потоком воды

мг/дм³;

мг/дм³.

6.3 Расчёт установки для натрий-катионирования воды

Расчёт одноступенчатой Na-катионитовой установки ведётся только на полезную производительность, так как для собственных нужд используется осветленная, но не умягченная вода. Na-катионитовоя установка представлена на рисунке 5.

1 - ввод обрабатываемой воды; 2 - выход обработанной воды;

3 - подвод промывочной воды; 4 - спуск промывочной воды;

5 - подвод регенерационного раствора; 6 - катионит;

7 - люк для гидравлической выгрузки катионита; 8- бетон

Рисунок 5 - Na-Катионитовый напорный фильтр

Число фильтроциклов в сутки n, рассчитывается по формуле

, (25)

где Т - продолжительность работы катионитовой установки в течение суток, ч;

t - полезная продолжительность одного фильтроцикла, ч, принимается равной 10..22ч;

t₁ - продолжительность операций, связанных с регенерацией катионитового фильтра, ч, обычно принимается равной 1,5 ч.

.

Рабочая обменная способность Na-катионита , г-экв/м³, рассчитывается по формуле

, (26)

где б_э - коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита, принимается по таблице 56[4] 0,81 при удельном расходе соли на регенерацию Д_с = 200 г/г-экв;

в_Na - коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита по Са²⁺ и Mg²⁺ вследствие частичного задержания катионов Na⁺, принимается по таблице 57 [4];

Е_полн - полная обменная способность (ёмкость поглощения), г-экв/м³, согласно п. 15 СНиП [2] для сульфоугля крупностью 0,5..1,1мм эта величина составляет 500 г-экв/м³;

q_уд - удельный расход воды на отмывку катионита, м³ на 1 м³ катионита, принимаемый равным для сульфоугля - 5 м³/м³;

Ж₀ - общая жёсткость исходной воды, г-экв/м³.

Так как в исходной воде содержится 23 мг/л Na⁺, то величина концентрации Na⁺, С_Na, мг-экв/л, в исходной воде рассчитывается по формуле

, (27)

мг-экв/л.

Для определения коэффициента в_Na необходимо найти отношение

.

Следовательно по таблице 56 [4] в_Na = 0,93.

г-экв/м³.

Необходимый объем загрузки W_з, м³, рассчитывается по формуле

, (28)

где Q - производительность установки, м³/сут.

м³.

Высоту катионитовой загрузки принимаем 2,3м.

Скорость фильтрования через Na-катионитовый фильтр при жёсткости до 15 мг-экв/л не должна превышать 10 м/ч. Скорость фильтрования , м/ч, рассчитывается по формуле

, (29)

где h_к - принятая высота катионитовой загрузки, м;

Т_м - продолжительность межрегенерационного периода, ч, рассчитывается по ниже приведенной формуле;

d₈₀ - 80 %-ый калибр зерен катионитовой загрузки;

Ж_у - допустимая жёсткость умягченной воды, мг-экв/л.

Продолжительность межрегенерационного периода, Т_м, ч, рассчитывается по формуле

, (30)

где t_взр - продолжительность взрыхления катионита, обычно принимается 0,25 ч;

t_рег - продолжительность регенерации, принимается равной 0,42 ч;

t_отм - продолжительность отмывки, принимается равной 0,83 ч.

ч.

м/ч м/ч.

Расчетная суммарная площадь ?f, м², Na-катионитовых фильтров рассчитывается по формуле

, (31)

 м².

Тогда площадь одного фильтра равна м², из этого принимаем, один рабочий и один резервный фильтр диаметром 2,0 м, площадью 3,6 м², причём высота катионитовой загрузки составит 2,3 м.

Суммарная рабочая площадь фильтра ?f_раб, м², составит

м² .

При высоте загрузки 2,3 м объём загрузки в одном фильтре будет составлять

м³.

Фактическая скорость фильтрования , м/ч, рассчитывается по формуле

, (32)

м/ч.

Потерю напора в напорных катионитовых фильтрах при фильтровании следует определять как сумму потерь напора в коммуникациях фильтра, дренаже и катионите. Общие потери напора должны составлять в среднем 5..6м.

Расход технической поваренной соли g_c, кг, на одну регенерацию каждого фильтра рассчитывается по формуле

, (33)

 кг.

Расход осветленной воды на собственные нужды установки складывается из:

- объём вод на промывку (взрыхление) q_взр, м³, катионитовой загрузки рассчитывается по формуле

, (34)

где щ_взр - интенсивность взрыхления, л/с·м², составляет 3л/см².

м³.

- объем воды на отмывку q_отм, м³, катионитовой загрузки от продуктов регенерации, определяется по формуле

, (35)

где W_отм - составляет 4..5м³ на 1 м³ катионитовой загрузки.

м³.

Скорость фильтрования воды при промывке составляет 8..10 м/ч.

- объём воды на растворение соли q_c, м³, из расчёта 10л воды на 1 кг технической соли, рассчитывается по формуле

, (36)

м³.

- объём воды на промывку солерастворителя q_пр.с, м³, диаметром
D_c=1100 мм, рассчитывается по формуле

, (37)

где f_c - площадь солерастворителя, м²;

щ_с - интенсивность промывки солерастворителя, л/с;

t_c - продолжительность промывки солерастворителя, мин.

м³.

Суммарный расход воды ?q, м³, на одну регенерацию при условии, что отмывочные воды катионитовых фильтров не используются повторно для взрыхления катионитовой загрузки, будет

м³.

Общий добавочный расход осветленной воды q_доб, м³, при однократной за сутки регенерации двух Na-катионитовых фильтров.

м³.

Процент добавочной воды р_доб,%, рассчитывается по формуле

, (38)

.

Для сокращения расхода воды на собственные нужды следует предусмотреть повторное использование отмывочных вод для взрыхления катионита и приготовления регенерационного раствора соли. При этих условиях расход воды на собственные нужды q_с.н. Na-катионитовой установки составит в процентном отношении

.

6.4 Расчёт солерастворителя

Для приготовления раствора соли требуемой концентрации служит солерастворитель.

В его цилиндрическом корпусе со сферическими днищами размещены слои кварцевого песка общей высотой 0,4..0,5м и дренаж в виде стальных листов с отверстиями. Сверху корпуса солерастворителя устроена воронка для загрузки соли, а под ней установлена задвижка. Кроме того, для обслуживания солерастворителя задвижки установлены на трубопроводах: подающем воду, отводящем соляной раствор на катионитовый фильтр, подающем промывную воду под дренаж, отводящем промывную воду и спускном.

Полезная ёмкость по соли серийно изготовляемого солерастворителя составляет 550 кг (по таблице 60 [4]). Следовательно нужно иметь один рабочий и один резервный солерастворитель.

Соляной раствор в каждом солерастворителе очищается от загрязнений, проходя гравийную загрузку. Солерастворитель представлен на рисунке 6.



Рисунок 6 - Солерастворитель

Объём раствора соли W_р.с., м³, можно определить по формуле

, (39)

где q_c - количество воды, л, для растворения 1кг соли, принимается равным 10 л;

nґ - число рабочих солерастворителей;

1070кг/м³ - объемный вес 10 %-ного соляного раствора.

м³.

Скорость фильтрования соляного раствора , м/ч, через гравийные слои рассчитывается по формуле

, (40)

где f_c - площадь солерастворителя, м².

м/ч.

Полученная скорость = 1,1 м/ч получилась меньше, чем предельно допускаемая скорость 6 м/ч.

Полезный объем W_c, м³, каждого солерастворителя принимается на 35..40% больше расчётного количества соли.

Таким образом

м³.

Отсюда высота полезного объема h_c, м, каждого солерастворителя при полной высоте корпуса 1,025м

м.

Требуется обеспечить подачу воды на Na-катионитовые фильтры. Для этого необходимо подобрать насосы производительностью = 32,56 м³/ч.

Принимаем один рабочий и один резервный насос марки КМ 80-65-160 производительностью 35 м³/ч, напором 33 м. Габаритные размеры: L = 630 мм, В = 320 мм, Н = 362 мм. Электродвигатель мощностью 7,5 кВт, частотой вращения 3000 об/мин. Вес агрегата - 90 кг [4].

Для подачи воды из емкости хранения воды на собственные нужды принимаем 1 рабочий и 1 резервный насосы марки ЭЦВ 10-63-110.

При данном одноступенчатом Na-катионировании общая жесткость воды была снижена до 0,1 г-экв/м³.

Наибольший эффект умягчения определим по формуле

, (41)

Тогда

.

Также при данном одноступенчатом Na-катионировании было осуществлено снижение концентрации ионов [NO₃] до 1 мг/дм³.

Наибольший эффект очистки найдем из выражения

.

7. Сооружения по обезвоживанию осадка

7.1 Расчет гидроциклона

Осаждение взвеси в гидроциклонах происходит под действием центробежной силы, которая может в десятки раз превышать силу тяжести. Поэтому осаждение взвеси в этих аппаратах происходит за более короткий срок, соответственно объем их меньше объема отстойника. Они могут быть открытыми (безнапорными) и закрытыми (напорными).

_{Центробежная сила возникает при тангенциальном вводе жидкости в аппарат. Гидроциклоны используются для осветления сточных вод, сгущения осадков. Гидроциклон представлен на рисунке 7.}

1 - корпус; 2 - входной патрубок; 3 - сливной патрубок; 4 - грязевой насадок

Рисунок 7 - Напорный гидроциклон

Для выделения из воды тяжелых примесей, главным образом минерального происхождения, применяют напорные гидроциклоны. Последние получили распространение в схемах очистки загрязненных моющих растворов от моечных машин, для грубой очистки сточных вод, поступающих на флотационные установки, для отмывки нефтепродуктов осадка от минеральных загрязнений. Напорный гидроциклон представляет собой закрытый конический сосуд с цилиндрической верхней частью, на которой размещены входной и отводящий патрубки. Входной патрубок расположен тангенциально и заканчивается впускной насадкой, обеспечивающей скорость входа в аппарат не менее 6...8 м/с, вследствие чего обрабатываемая вода приобретает интенсивное вращательное движение. Под действием возникающей центробежной силы частицы тяжелой взвеси отбрасываются к стенкам гидроциклона и сползают вниз под действием силы тяжести, где удаляются с частью воды через грязевой насадок. Очищенная вода отводится через верхний отводящий патрубок. Под грязевым патрубком размещают соединенный с гидроциклоном промежуточный бункер, а под ним контейнер для сбора осадка (пульпы), который периодически вывозится. В водоотводящих системах промышленных предприятий применяются напорные гидроциклоны диаметром D от 20.до.500 мм, производительностью от 0,3 до 300 м³/ч, а также мультициклоны - батарейные установки из нескольких десятков гидроциклонов малого диаметра. По крупности задерживаемых частиц подбираем диаметр гидроциклона D_hc=250 мм. По таблице 18 [6] Приложений выбираем гидроциклон ГНС-250 со следующими параметрами: диаметр питающего патрубка: d_en=D_hc·0,25=63 мм; диаметр сливного патрубка: d_ex=d_en/0,6=105 мм; диаметр шламового патрубка: d_шл=25 мм; угол конической части: б=20^°; высота цилиндрической части: H_ц=4D_hc=1000 мм; глубина погружения сливного патрубка: H_к=160 мм. Находим производительность гидроциклона Q_hc, м³/ч, (при потерях давления в гидроциклоне ?Р=0,2МПа) по формуле

, (42)

м³/ч.

Рассчитываем количество рабочих агрегатов n, шт, по формуле

, (43)

.

Число резервных аппаратов принимаем равным 1.

Воды направленная на обработку в гидроциклон:

1) промывная вода от скорых безнапорных фильтров и вода промывку (взрыхление) катионитовой загрузки (Q_пр+V_ос+Q_кат);

2) солевой раствор.

Промывная вода от скорых безнапорных фильтров

, (44)

где - количество промывной воды необходимой для одного фильтра, л/с;

- продолжительность промывки, мин.

Тогда

м³/сут.

Осадок от скорых безнапорных фильтров

, (45)

где - концентрация взвешенных веществ в осадке, мг/дм³;

- максимальная суточная производительность, м³/сут.

Тогда

кг/сут

Найдем объем осадка до промывки

, (46)

где - осадок от скорых безнапорных фильтров, кг/сут;

- время регенерации фильтра, ч.

Тогда

м³/сут.

В процессе промывки 50% данного объема вымывается

м³/сут.

В итоге объем воды и осадка подаваемый от скорых безнапорных фильтров равен

, (47)

где - осадок от скорых безнапорных фильтров, после промывки, м³/сут;

- промывная вода от скорых безнапорных фильтров, м³/сут.

Тогда

м³/сут.

Объем солевого раствора равен м³/сут.

Общий объем воды подаваемый на гидроциклон равен

 , (48)

где - объем воды и осадка подаваемый от скорых безнапорных фильтров, м³/сут;

- объем солевого раствора, м³/сут.

Тогда

м³/сут.

Из общего объема осадка, подаваемого на гидроциклон, 20м³/сут подается на канализационные очистные сооружения для доочистки.

Оставшийся объем осадка, м³/сут, подаваемый на гидроциклон обезвоживается до влажности 10% и утилизируется.

7.2 Утилизация осадка

Сжигание - это процесс окисления органической части осадков до нетоксичных газов (диоксид углерода, водяные пары и азот) и золы. Перед сжиганием осадки должны быть или механически обезвожены, или подвергнуты термической сушке, или пройти оба этих процесса.

Процесс сжигания осадков состоит из следующих стадий: нагревание, сушка, отгонка летучих веществ, сжигание органической части и прокаливание для выгорания остатков углерода.

Возгорание осадка происходит при температуре 200...500°С. Прокаливание зольной части осадка завершается его охлаждением. Температура в топке печи должна быть в пределах 700...1000°С.

Барабанные вращающиеся печи применяют для сжигания осадков в смеси с городским мусором.

На рисунке 2 показана схема барабанной вращающейся печи, у которой барабан на 2…4° наклонен в сторону топки. Обезвоженный осадок загружается с противоположного от топки конца барабана. По мере продвижения внутри барабана осадок сначала подсушивается, а затем сгорает. Горячая зола из топки поступает в воздушный охладитель и оттуда пневмотранспортером направляется в приемный бункер и вывозится. Отходящие газы отсасываются дымососом, проходят мокрый пылеуловитель и выбрасываются в атмосферу. Температура газов в зоне сушки 200^оС, а в зоне сжигания 900...1000^оС. Барабан в зоне сжигания футерован огнеупорным кирпичом. В зоне сушки внутри барабана устроены насадки для перемешивания и дробления осадка.

Переработанный осадок депонируется на песковых площадках. Барабанная вращающаяся печь представлена на рисунке 8.

1 - топка откатная; 2 - печь вращающаяся; 3 - насадка лопастная; 4 - насадка приемно-винтовая; 5 - камера дожигания; 6 - шнековый питатель; 7 - ленточный конвейер; 8 - бункер загрузки осадка; 9 - мокрый пылеуловитель; 10 - дымосос; 11 - дымовая труба; 12 - золовая емкость; 13 - насос перекачки золовой воды; 14 - вентилятор пневмотранспорта; 15 - бункер выгрузки золы; 16 - циклонный разгрузитель; 17 - воздуходувки; 18 - аэроохладитель; 19 - шлюзовой питатель; 20 - дутьевой вентилятор; 21 - газорегуляторная установка; 22 - газопровод; 23 - водопровод; 24 - золопровод; 25 - канализационный трубопровод; 26 - воздухопровод.

Рисунок 8 - Схема сжигания осадка во вращающейся печи

8. Составление высотной схемы

Высотная схема очистной станции - это графическое изображение в профиле всех ее сооружений с взаимной увязкой высоты и расположения на местности. Такая схема позволяет установить зависимость между уровнями воды и основными отметками сооружений станции. Отметка уровня воды в нем должна быть на 0,25 - 0,5 м выше отметки земли. В данном случае отметка земли равна 125,00 м.

Разности уровней воды в различных сооружениях определяют в зависимости от гидравлических сопротивлений (потерь напора) как в самих сооружениях, так и на пути движения воды - в трубах, каналах, лотках и т.д., используя табли-цу 5 [6]. Таким образом, двигаемся к начальному сооружению и находим отметку, на которую должна быть подана.

Таблица 5 - Потери напора при движении воды между сооружениями очистной станции и в самих сооружениях

В сооружениях и соединительных коммуникациях	Потери напора
От усреднителя до фильтра	0,5
В фильтрующей загрузке	3,0
От фильтра до Na-катионитового фильтра	0,5
В Na-катионитовом фильтре	2,5
От Na-катионитового фильтра к гидроциклону	0,4

Отметка воды в усреднителе должна быть на 0,25-0,5 м выше отметки земли. По заданию отметка поверхности земли равна 125 м. Значит, уровень воды в РЧВ будет 125,0 + 0,5 = 125,5 м. Отметка дна усреднителя: 125,5 - 2 = 123,5 м. Отметка плит покрытия резервуаров: 125,5 + 0,5 = 126,0 м.

Отметка поверхности воды на скорых фильтрах: 125,5 - 0,5 - 3,0 = 122,0 м. Отметка дна: 122,0 - 2,0 = 120,0 м.

Отметка поверхности воды на катионитовых фильтрах: 122,0 - 0,5 - 2,5 = 119,0 м. Отметка дна: 119,0 - 2,5 = 116,5 м.

Т.к. гидроциклон располагается выше относительно катионитовых фильтров и скорых фильтров, то используется повысительные насосы.

Отметка поверхности воды в гидроциклоне: 119,0 - 0,4 + 4,5 = 123,1 м. Отметка дна: 123,1 - 3,0 = 120,1 м.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта была запроектирована станция для очистки производственных сточных вод предприятия РУП «Гомельское отделение Белоруской железной дороги» производительностью 20,5 м³/сут.

В результате проведенного анализа были выявлены превышения ПДК по следующим видам загрязнений (в скобках указаны ПДК по этим видам загрязнений):

- Жесткость (Ca ²⁺) = 120 мг/дм³ (5 мг/дм³);

- БПК₅ = 475 мг/дм³ (225 мг/дм³);

- NO₃- = 35 мг/дм³ (1 мг/дм³).

На основе этого был подобран комплекс очистных сооружений, который включает в себя: а) усреднитель-накопитель; б) скорые безнапорные фильтры с кварцевой загрузкой; в) Na-катионитовый фильтр; г) напорный гидроциклон.

Подробно выполнены расчёты всех сооружений, входящих в выбранную технологическую схему. При этом были определены следующие расчетные параметры и принято необходимое оборудование для сооружений:

- усреднитель - накопитель: объем W_z = 65 м³, глубина H = 2 м, количество секций n = 2, ширина секции B = 4 м, длина секции L = 4 м;

- скорый безнапорный фильтр с кварцевой загрузкой: суммарная площадь фильтров F_ф = 2,36 м², подобран один рабочий и один резервный фильтр с размерами в плане каждый 1,75x1,75 м;

- Na-Катионитовый напорный фильтр: число фильтроциклов в сутки n = 2, суммарная площадь ?f = 7,16 м², Объём раствора соли W_р.с = 1,2 м³;

- напорный гидроциклон: производительность Q_hc = 88,77 м³/ч, подобран один рабочий и один резервный_.гидроциклон;

- для утилизации осадка используем барабанные вращающиеся печи для сжигания осадка.

При составлении высотной схемы было определено, что потеря напора, при прохождении воды от первого сооружения до последнего, составляет 2,4 м.

Запроектированные очистные сооружения отвечают современным требованиям и обеспечивают поступление воды необходимого качества в оборотную сеть.

Список используемой литературы

1 СНиП 23-01-99. Строительная климатология. - Введ. 01.01.2000. - М.: Стройиздат, 2000. - 68 с.

2 Гудков, А.Г. Механическая очистка сточных вод: Учебное пособие. - Вологда: ВоГТУ, 2003. - 152 с.

3 Лукиных, А.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Павловского /. А.А Лукиных, Н.А. Лукиных. - М.: Стройиздат., 1974. - 155 с.

4 Самохин, Н.В. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. / под общей редакцией Н.В. Самохина. - М.: Стройиздат, 1981. - 639 с.

5 Карелин, В.Я. Насосы и насосные станции: учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. / В.Я. Карклин, А.В. Минаев М.: Стройиздат, 1986. - 320 с.: ил.

6 Иванов, В.Г. Отведение и очистка производственных сточных вод железнодорожной станции: Методические указания. / В.Г. Иванов, Н.А. Черников, Е.В. Постнова. - СПб: ПГУПС, 1996. - 38 с.

7 Яковлев, С.В Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник для вузов / С.В. Яковлев, Ю.В. Воронов. - М.: АСВ, 2004. - 704 С.

8 Иванов, В.Г. Водоотводящие системы промышленных предприятий. / В.Г. Иванов, Н.А. Черников. - СПб: ПГУПС, 1999. - 172 с.

9 Ласков, Ю.В. Примеры расчета канализациооных сооружений / Ю.В. Ласков, Ю.В. Воронов, В.И. Калицун. - М.: Высшая школа, 1984. - 256 с.

Размещено на Allbest.ru