Разработка технологической схемы очистки сточных вод

N - расчетное количество вертикальных отстойников (и камер хлопьеобразования).

Тогда площадь одной водоворотной камеры по формуле (78):

Диаметр водоворотной камеры хлопьеобразования[5, с. 78]:

м. (79)

Отсюда м

Секундный расход воды поступающей в камеру[5, с. 78]:

. (80)

По формуле (80) секундный расход воды[5, с. 78]:

.

Диаметр подводящего трубопровода (по ГОСТ 10704-63). В этом случае скорость подвода воды в камеру хлопьеобразования составляет , т.е. находится в рекомендуемых пределах .[5, с. 78]

Подача воды в камеру производится при помощи сопла, направленного тангенциально.

Сопло размещается на расстоянии от стенки камеры на глубине 0,5 м от поверхности воды.

Необходимый диаметр сопла[5, с. 78]:

м (81)

где =0,908 - коэффициент расхода для конически сходящегося насадка с углом конусности ;

м/сек - скорость выхода воды из сопла (принимается равной 2-3 м/сек).

Тогда по формуле (81) необходимый диаметр сопла:

м или 140мм

Длина сопла, отвечающая углу конусности [5, с. 78]:

мм. (82)

Отсюда

Фактическая скорость выхода воды из сопла [5, с. 78]:

. (83)

По формуле (83):

Потеря напора в сопле[5, с. 78]:

(84)

Тогда потеря напора в сопле по формуле (84):

6.6.11 Расчет отстойника

Выберем вертикальный отстойник, применяемый при пропускной способности станции до 20 000 м/сут и при низком уровне грунтовых вод. [5, с. 97]

Рассчитаем вертикальный отстойник при расходе воды или и количестве отстойников N=4.

Расход воды на один отстойник или

Площадь зоны осаждения одного отстойника[5, с. 98]:

, (85)

где - расчетный расход воды м/ч;

- расчетная скорость восходящего потока воды в мм/сек;

N - расчетное количество отстойников;

- коэффициент для учета объемного использования отстойника: при при

Площадь зоны осаждения одного отстойника по формуле (85):

Общая площадь одного отстойника с учетом камеры хлопьеобразования

(86)

Диаметр отстойника[5, с. 98]:

(87)

Диаметр отстойника по формуле (87):

а отношение .

Принимаем трубопровод для сброса осадка Тогда высота конической осадной части отстойника при угле наклона стен к горизонтали составит[5, с. 99]:

. (88)

Высота конической осадной части по формуле (88):

Объем конической осадочной части[5, с. 99]:

. (89)

По формуле (89) объем конической осадочной части:

Тогда период действия между сбросами осадка[5, с. 99]:

суток, (90)

где - объем конической осадочной части в м;

N -количество отстойников;

- концентрация уплотненного осадка в г/м; принимается ориентировочно в зависимости от содержания взвешенных веществ в воде;

- расчетный расход воды м/ч;

- концентрация взвешенных веществ в воде, поступающих в отстойник мг/л.

Период действия между сбросами осадка по формуле (90):

или 5,1 суток.

6.6.12 Расчет контактного осветлителя

Расчет входной камеры. Устройство входной камеры необходимо для того, чтобы исключить попадание в распределительную систему и зернистую загрузка контактного осветлителя водорослей и крупной взвеси.

Найдем объем входной камеры[5, с.174]:

, (91)

t - продолжительность пребывания воды во входной камере, равная 2 мин.

Объем входной камеры по формуле (91):

Принимаем две входные камеры глубиной h=1м и площадью каждая

(92)

Площадь одной камеры по формуле (92):

с размером в плане .

В камерах устанавливаем вертикальные сетки с отверстиями 2-4 мм.

При скорости прохода воды через сетки м/сек (рекомендуется 0,2-0,3 м/сек) рабочая площадь сеток будет[5, с.174] :

. (93)

Рабочая площадь сеток:

Входная камера оборудуется устройствами для промывки сеток, спускной и переливной трубами.

Нижняя часть камеры имеет наклонные стенки под углом к горизонту. Высота конической части камеры[5, с.174] :

м. (94)

Высота конической части камеры по формуле (94):

м.

Полная высота камеры H=h+hкан=2,38+2,38=4,76 м.

Определение площади контактного осветлителя.

Площадь контактного осветлителя находится по формуле [5, с.174]:

(95)

По формуле (95) площадь контактного осветлителя:

Количество контактных осветлителей на станции[5, с.175]:

шт.

Принимаем 4 контактных осветлителя.

Площадь одного контактного осветлителя должна быть[5, с.175]:

. (96)

Отсюда

Принимаем контактный осветлитель с одним отделением, размер отделения в плане м.

Проверяем скорость восходящего потока воды при форсированном режиме эксплуатации[5, с.175]:

м/ч. (97)

N1 - количество контактных осветлителей, находящихся в ремонте.

Тогда

Таким образом, скорость при форсированном режиме не превышает допускаемую скорость движения воды, равную 6 м/ч.

Расчет трубчатой распределительной системы.

Расход промывной воды, приходящейся на один контактный осветлитель, составит[5, с.175]:

. (98)

Расход промывной воды по формуле (98):

Принимая скорость движения воды при промывки не более 0,8-1,2 м/сек, находим диаметр коллектора отделения , отвечающий скорости движения воды .[5, с.174]

Наружный диаметр стальной трубы по ГОСТ 10704-63 равен: D=630 мм. Длина ответвления отделения контактного осветлителя составит [5, с.175]:

. (99)

Отсюда

Так как шаг оси ответвления должен быть м, то количество ответвлений в отделении контактного осветлителя будет[5, с.175]:

шт.

Расход промывной воды, приходящейся на одно осветление[5, с.175]:

л/сек. (100)

Тогда по формуле (100):

л/сек.

Допустимая скорость в трубопроводах распределительной системы должна быть не более 1,8-2 м/сек.

Следовательно, диаметр ответвлений составит: мм, что отвечает скорости движения воды м/сек. [5, с.175]

Диаметр отверстий в ответвлениях принимаем мм (рекомендуется в пределах 10-12 мм), а отношение площади всех отверстий распределительной системы к площади осветлителя принимается равным 0,2%.

Тогда количество отверстий на ответвлении[5, с.176]:

(101)

По формуле (101) количество отверстий:

Расстояние между осями отверстий при размещении их в один ряд: мм.

Расчет желобов для сброса и отвода промывной воды.

Расход воды приходящийся на один желоб будет[5, с.176]:

Расстояние между осями желобов:

Ширину желоба с треугольными основаниями найдем по формуле[5, с.176]:

(102)

где b=1,57+a - величина, одинаковая для желобов как с треугольными, так и с полукруглыми основанием;

a - отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширены; принимается в пределах от 1 до 1,5;

К - коэффициент, принимаемый равный для желобов с треугольным основанием 2,1, а с полукруглым основанием 2. [5, с.176]

Высота желоба полезная а с четом толщины стенки Скорость движения воды в конце желоба 0,57 м/сек.

Проверяя полученные размеры по табличке 9 , найдем ширину желоба В=0,34 м, конструктивную высоту =0,51 м, скорость движения воды в конце желоба

=0,52 м/сек. [5, с.176]

Таблица 9 - Ширина В, высота и скорость движения воды в желобах.[5, с.142]

Расчетный расход q м/сек	Желоба с треугольными основаниями
	При а=1,5
	В, м	, м/с	, м
0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 0,10 0,105 0,11 0,15 0,12 0,125 0,13 0,135 0,14	0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 0,41 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,45 0,46 0,47 0,47	0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,56 0,56 0,57 0,59 0,60 0,60 0,60 0,60 0,61 0,61 0,61 0,62	0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 0,64 0,66 0,67 0,67

Высоту кромки желоба над поверхностью контактного осветлителя найдем по формуле[5, с.176]:

(103)

где H - высота фильтрующего слоя в м;

е - относительное расширение фильтрующей загрузки.

Расход воды на промывку контактного осветлителя найдем по формуле[5, с.176]:

 (104)

где - продолжительность работы фильтра между двумя промывками, равная:

;

T0 - продолжительность рабочего фильтроцикла, обычно принимается равной 8-12 часов при нормальной работе и не менее 6 ч при форсированной работе фильтра;

- продолжительность промывки, равная 0,1 час;

- время простоя фильтра в связи с промывкой, равное 0,33 ч;

- продолжительность сброса первого фильтрата в сток.

Таким образом, в неблагоприятных условиях, когда продолжительность рабочего цикла сокращается до 8 ч, расход воды на промывку контактного осветлителя превышает 20% общего расхода. [5, с.176]

Расчет сборного канала.

Промывная вода из желоба отделения контактного осветлителя свободно изливается в центральный сборный канал, откуда сводиться в сток.

Сечение центрального сборного канала прямоугольное, а ширина канала по условию эксплуатации надо принять не менее

При отводе промывной воды с контактного осветлителя сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов. [5, с.176]

Поэтому расстояние от дна желоба до дна сборного канала должно быть по формуле, не менее

(105)

где - расход воды в канале в м/сек;

- минимальная допустимая ширина канала, принимается равной 0,7 м;

Расстоянии от дна желоба до сборного канала по формуле (105):

Скорость движения воды в конце сборного канала при размерах его поперечного сечения и составит [5, с.177]

6.6.13 Расчет электролизера

Производительность электролизера 2,5 м/ч; исходная концентрация сульфата натрия в очищаемой воде 743 г/м; время электрохимической обработки 0,5ч.[14]

Необходимая величина тока в электрической цепи электролизера[14]:

. (106)

Тогда по формуле (106):

Объем сточных вод в электролизере составляет[14]:

 м. (107)

Отсюда м.

Общая поверхность анодов: [14]

(108)

Общая поверхность анодов по формуле (108):

При использовании в качестве анодов плит из графитированного угля размером мм общая поверхность одной плиты составляет[14]:

Общее количество плит (анодов) из графитированного угля, помещаемых в один электролизер[14]:

шт. (109)

Отсюда шт.

Общая поверхность катодов равна общей поверхности анодов. Размеры электролизера выбираются исходя из объема находящихся в нем сточных вод с учетом общего объема погруженных в воду электродов. [14]

Соль активного металла и кислородосодержащей кислоты

Na₂SO₄-2Na⁺+SO₄^2?

K(-): 2Na⁺ +2e =2Na⁰

A(+): 2SO₄^2? ?4e =2SO₃+O₂

Вывод: 2Na₂SO₄ > (электролиз) 4Na + 2SO₃ + O₂

Заключение

В результате анализа научно-технической литературы становится очевидно, что не существует универсального метода очистки смеси бытовых и производственных сточных вод.

Проектируемая схема очистки сточных вод достаточно компактна. Все оборудование можно будет разместить на свободных площадях, а также использовать оборудование, обслуживающее базовую схему.

Таким образом, просчитав и проанализировав предлагаемую технологическую схему для очистки сточных вод, и принимая во внимание полученные в результате расчета показатели, можно порекомендовать установку к внедрению в производство, как достаточно рентабельную. При этом концентрации примесей в сточной воде снижаются до значений, меньших ПДК этих веществ.

Применение данной технологической схемы позволяет:

предотвратить ущерб, наносимый сбросом сточных вод;

уменьшить загрязнение почв сточными водами.

В результате проведенной работы была разработана технологическая схема очистки сточных вод, которая включает в себя следующие основные очистные аппараты: решетки, усреднитель, вертикальный отстойник, контактный осветлитель, электролизер. Указанная схема обеспечивает требуемую степень очистки по взвешенным веществам, СПАВам, БПКполн.

После очистки концентрации загрязняющих веществ составляют значения меньше, чем допустимые. Схема пригодна для дальнейшей модернизации в плане автоматизации, переработки отбросов, энерго- и ресурсосбережения.

Список основных используемых источников

1. Техника защиты окружающей среды : учеб. для вузов / А.И. Родионов, В.Н. Клушин, Н.С. Торочешников. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1989. - 512 с.

2. Калицун В.И. Основы водоснабжения и канализации. Учеб. пособие для техникумов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1977. 207 с.

3. Карюхина Т.А. Контроль качества воды / Т.А. Карюхина, И.Н. Чурбанова. - М.: Стройиздат, 1977. - 532 с.

4. Очистка сточных вод (примеры расчетов): [Учеб. пособие для вузов, обучающихся по спец. «Водоснабжение и канализация» М.П. Лапицкая, Л.И. Зуева, Н.М. Балаескул, Л.В. Кулешова]. Мн.: Выс. школа. 1983. - 255 с.

5. Кожинов В.Ф. Очистка питьевой и технической воды. Примеры и расчеты / В.Ф. Кожинов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1971. - 304 с.

6. Проскуряков В.А. Очистка сточных вод в химической промышленности / В.А. Проскуряков, Л.И. Шмидт. - Л.: Химия, 1977. - 464 с.

7. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник / А.С. Тимонин. - Калуга: Издательство Н.Ф. Бочкаревой, 2003. - Т. 2 - 884 с.

8. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологичес-кого оборудования: справочник / А.С. Тимонин. - Калуга: Издательство Н.Ф. Бочкаревой, 2002. - Т. 3. - 966 с.

9. Проектирование и расчет очистных сооружений / Л.А. Кульский, М.Н. Булава, Г.И. Смирнов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев, 1972. 424 с.

10. Сборник санитарногигиенических нормативов и методов контроля вредных веществ в объектах окружающей среды Москва,1991

11. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов/Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Зенков В.В., Соловьев Г.С. Учебное пособие для вузов. М., Химия, 1985 352с.

12. Канализация/ С.В. Яковлев, А.И. Жуков, С.К. Колобанов и др. М., Стройиздат, 1975 632 с.

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

14. ING-SETI.RU.Сайт о инженерных коммуникаций.

15. Справосное пособие к СНиП 2.04.03-85 «Проектирование сооружений для очистки сточных вод» Москва 1990.

Размещено на Allbest.ru